Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention concerne un dispositif de liaison destiné à permettre
notamment le raccordement de tiges en matériau composite à base de résine
5 polymérisable et de fibres de renfort. L'invention concerne également un procédé pour
fixer des moyens de liaison sur des éléments allongés en matériau composite.
On connaît par le brevet US-A-5184682 une tige élastiquement flexible et
résistante à la compression, adaptée à être poussée ou tirée dans un conduit. Leconduit peut être notamment un puits foré ou un tube lui même disposé dans un puits.
10 Il est décrit dans ce brevet US-A-5184682 un raccord adapté à ce type de tige et aux
fonctions particulières de cette même tige. Mais ce raccord, constitué par un ensemble
de pièces mécaniques coopérant entre elles, présente notamment les désavantages
d'une fabrication complexe et d'un encombrement diamétral important. Cette dernière
caractéristique lirnite l'usage d'un tel raccord à des conduits dont le diamètre intérieur
15 est suffisamment grand pour pouvoir accepter le passage d'une tige composite
comportant un raccord de ce type.
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Ainsi la présente invention concerne un dispositif de liaison pour un élérnent
allongé en résine et fibres de renfort. Le dispositif comporte un manchon tubulaire lié
20 solidairement à une extrémité dudit élément par déformation plastique dudit manchon
placé autour de ladite exlrémité.
Le manchon tubul~ure peut comporter sur la paroi intérieure au moins une
portion de surface ondulée.
La surface intérieure du manchon tubulaire peut être formée par au rnoins une
25 paire de troncs de cône de révolution, identiques et à bases parallèles, disposés
contigus, selon l'axe du manchon et de facon à ce que leurs petites bases co~ncident.
La surface intérieure du manchon peut comporter au moins trois paires de
troncs de cône raccordées entre elles par les grandes bases, en ce que les petites bases
ont sensiblernent pour diamètre le diamètre de l'extrémité dudit élément et en ce que le
30 demi angle au sommet des cônes est compris entre 3 et l0 degrés.
Le dispositif peut comporter une substance polyméAsable entre ladite
extrémité de l'élément et ledit manchon.
Ladite substance peut être une résine sensiblement de même composidon que
celle dudit élément.
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Ladite substance peut comporter des particules solides, par exemple des billes
de verre.
L'invention concerne également un procédé d'assemblage de moyens de
liaison sur un élément allongé en résine renforcée de fibres. Le procédé comporte les
5 étapes suivantes:
- on place autour d'une extrérnité dudit élément un manchon tubulaire dont la
surface intérieure présente au moins une portion ondulée, ledit manchon étant lié
audits moyens de liaison,
- on solidarise ledit manchon sur ladite extrémité en déformant plastiquement
10 ledit rnanchon par une compression centripète.
Dans une variante du procédé, on peut placer une substance polymérisable
entre ladite extrémité et le manchon avant de défonner plastiquement ledit manchon.
On peut raccorder une extrémité d'un élément à une autre extrémité d'un autre
élément à l'aide de moyens de liaison comportant deux manchons adaptés à coopérer
15 avec chacune des extrémités.
Ledit élément peut comporter au moins une ligne électrique, optique ou
fluidique, et on peut raccorder ladite ligne après avoir enfilé lesdits manchons sur un
élérnent.
L'invention sera mieux comprise et ses avantages appa~îtront clairement à la
lecture de la description d'exemples, nullement limitatifs, illustrés par les figures ci-
annexées, parmi lesquelles:
- La figure 1 illustre en coupe une réalisalion d'un dispositif de liaison selonl'invendon, avantserlissage.
- La figure 2 montre en coupe un dispositif de liaison après sertissage.
- La figure 3 montre en coupe le principe de fonctionnement de moyens de
sertissage.
- La figure 4 décrit une variante des moyens de liaison appliqués au
raccordement de deux extrérnités de tige composite.
Sur la figure 1, un manchon tubulaire 3, préférentiellement de forme
extérieure cylindrique, est placé autour d'une e~trémité d'une dge 1 en matériaucomposite.
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La présente invention n'est pas limitée à une seule composition du matériau
composite, mais elle est cependant particulièrement adaptée au matériau composite
constitué par de la résine réticulable, thermodurcissable ou thermoplastique, renforcée
par des fibres, par exemple des fibres de verre, de carbone ou de polyaramide.
La surface intérieure de l'alésage du manchon 1 est usinée de façon à ce que,
en coupe, la trace de la surface soit une ligne présentant des ondulations. Le passage le
plus étroit 6 de ces ondulations doit être tel que l'on puisse enfiler l'extrémité de la tige
1.
Dans la réalisation illustrée par la figure 1, la surface intérieure de l'alésage
10 du manchon est usinée selon une succession de troncs de cône identiques racco~dés
les uns aux autres par chacune des bases correspondantes. Cest à dire que la trace de
la surface intérieure est une ligne brisée dont les sommets S correspondent aux
grandes bases et les creux 6 aux petites bases des troncs de cône. Le demi angle au
sommet peut être compris entre environ 3 et 10 degrés.
Sur la figure 1, le manchon est lié à un filetage 4 permettant l'assemblage
rnécanique à, par exemple un outil de mesure ou dqntervention, un autre raccord, un
bâti, une barre de charge ou un tube. Dans le cas où ladite tige composite comporte
une ligne 2 (électrique, optique ou fluidique) un perçage 7 est adapté à laisser le
passage de la ligne afin d'effectuer son raccordement. Bien entendu, la présente20 invention peut être mise en oeuvre avec tout autre moyen d'assemblage dont la fonction est équivalente à celle du filetage 4.
La figure 2 montre le manchon 3 solidarisé avec l'extrémité de la tige 1 à la
suite de la déformation plastique ou sertissage du manchon sur la dge. La diminution
25 du diamètre extérieur du manchon procure un serrage permanent du manchon sur la
tige. La forme de la surface intérieure de l'alésage est adaptée à fournir, après
déformation plastique, une surface de contact suffisante pour résister aux efforts
longitudinaux, tant de traction que de compression, ou aux efforts de torsion qui
peuvent être appliqués sur la tige par l'intermédia~re du manchon et réciproquement.
30 De plus, les efforts d'écrasemen~ sur la dge, dûs au serdssage, ne doivent pas nuire à
la cohésion du matériau composite, en particulier ils ne doivent pas rompre les fibres
de renfort. La trace en ligne brisée selon la figure 1 ou 2 est une des réalisadons
préférentielles parmi d'autres possibles selon la présente invendon.
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Pour améliorer la solidarisation du manchon serti sur la tige 1, on peut, avant
serdssage, remplir l'espace compris entre la ~ge 1 et la surface intéAeure du manchon
avec une substance réticulable ou non dont une des fonctions peut être d'augmenter le
coefficient de frottement entre la tige et le manchon ou d'effectuer un collage. Il est
5 préféré d'utiliser pour une telle substance, une résine sensiblement de même
composition que celle de la dge composite. On peut également incorporer à cette
substance une charge sous forme de pardcules, par exemple des billes de verre.
La figure 3 montre en coupe un principe de serdssage du manchon 3 sur la
tige 1. Une série de mâchoires 8 est disposée autour de la circonférence du manchon.
Un système de vérin hydraulique (non représenté) procure sur chaque mâchoire uneforce centripète selon la flèche référencée 9. Si la longueur des mâchoires est
inférieure à la longueur du manchon, on répète l'opération de sertissage après
déplacement en translation de l'ensemble des mâchoires sur la longueur du manchon.
La figure 4 représente une application du dispositif de liaison selon
l'invendon, au raccordement de deux éléments allongés en matériau composite 1 et 1'.
Le moyen de liaison 10 comporte deux manchons 3 et 3' sertis sur chacune des
extrémités des tiges 1 et 1'. Si les dges comportent des lignes 2 et 2', un moyen de
connexion 11 relie entre elles les deux lignes 2 et 2'. Un orifice 12 pourra être utilisé
pour avoir accès à l'espace intérieur compris entre les tiges et l'intérieur desmanchons.
L'opéradon de montage peut s'effectuer ainsi:
- On enfile sur une des tiges 1 ou 1' I'élément 10,
- On connecte les lignes 2 et 2' par le moyen de connexion 11,
- On positionne, par translation, I'élément 10 par rapport aux deux
extrémités des tiges 1 et 1' afin que les manchons 3 et 3' soient situés au droit des
extrérnités des tiges,
- On injecte par l'orifice 12 une substance réticulable afin d'améliorer la
30 cohésion des rnanchons 3 et 3' sur les tiges 1 et 1',
- On sertit les manchons puis on polymérise ladite substance.
Il faut noter que l'ajout d'une substance réticulable est une opération
faculta~ive et non indispensable à la présente invention.
Le raccordement ainsi effectué présente notamment les qualités de:
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- rapidité de rnise en oeuvre,
- simplicité des pièces et de l'outillage,
- le diamètre extérieur du raccord est réduit et est assez proche du diamè~e
extérieur de ia tige,
- la longueur du raccord est réduite et optimisée. En effet, la longueur du
manchon serti est fonction de la résistance souhaitée pour le raccord. Si pour une
certaine application, la tenue à l'ancrage du manchon sur la dge peut être limitée, la
longueur du manchon pourM être diminuée,
- résistance du moyen de liaison vis-à-vis d'efforts longitudinaux
bidirectionnels, traction et/ou compression,
- résistance au couple de torsion.
ESSAI
Un manchon a été réalisé pour être serti sur une dge composite de diamètre
16 mm dont la résistance intrinsèque à la rupture en traction est d'environ 10 t. -
Le rnanchon est fabriqué à partir dbn tube en acier doux XC 48 (limite
élastique environ 350 MPa et limite à la rupture eoviron 650 MPa, en état normalisé).
Le diamètre extérieur du manchon est de 23 mm avant sertissage. Ls diamètre
intérieur référencé 6 (figure 1) est de 16,2 mm et le diam~tre référencé 5 est de
18,2 mm. La hauteur de chaque tronc de cône H est de 10 mm. La surface ondulée
intérieure du manchon étant constituée de six troncs de cône, sa longueur est donc de
60 mm.
Une substance réticulable du type époxyde avec durcisseur, par exemple de
l~pikote 828 LM fabriqué par la société SHELL mélangé avec un durcisseur
25 TMHMDA fabriqué par la société HULS (RFA), est mis en place entre la tige et la
surface ondulée. Des billes de verre dont la taille moyenne est d'environ 100 ~m sont
ajoutées à la substance.
Après sertissage, le diamètre extérieur du manchon est d'environ 22,3 mm.
Des essais de traction sur un tel manchon serti sur une tige composite ont
30 donné une résistance de l'ancrage du manchon à au moins 8 t.
