Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
1
CONNECTEURS POUR TUBES THERMOPLASTIQUES ET MÉTHODE
DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine technique concerne, de façon générale, l'assemblage de segments de
tubes de
thermoplastique afin de former un réseau de tubulure permettant de transporter
des liquides.
MISE EN CONTEXTE
L'acériculture désigne, de façon générale, la récolte et la transformation de
la sève d'arbres,
notamment des érables à sucre, en différents produits. D'autres types d'arbres
ont une sève dont le
contenu en sucre permet d'obtenir des produits similaires à ceux de l'érable à
sucre. L'érable à
sucre est cependant beaucoup plus répandu.
Une érablière est un terrain en forêt où on retrouve de nombreux érables à
sucre et où il est possible
de récolter la sève de ces arbres en relativement grande quantité à certains
moments de l'année,
principalement au printemps. La sève est récoltée en perçant un trou dans le
tronc de l'arbre et en
y installant un chalumeau par lequel la sève s'écoule lorsque des conditions
météorologiques
favorables sont présentes.
La façon la plus efficace de récolter la sève, et qui est également la moins
invasive ou dommageable
pour les arbres, est d'utiliser un trou de petit diamètre et un chalumeau
correspondant raccordé à
un réseau de tubes sous pression négative. La sève sortant du chalumeau peut
alors être transportée
vers un réservoir, une cuve ou tout autre endroit approprié. Chaque arbre est
donc relié au réseau
par l'intermédiaire d'une série de tubes qui sont rattachés les uns aux autres
à plusieurs endroits et
qui sont de plus en plus grands en diamètre vers le point de destination.
CA 3002715 2018-04-25
2
L'installation, l'exploitation et l'entretien d'un réseau de tubes collecteurs
dans une érablière est
une tâche qui n'est pas exempte de problèmes et de défis. D'une part, la
grande quantité de points
de jonction demande beaucoup de main-d'oeuvre et de travailler souvent dans
des conditions
difficiles, notamment parce qu'il fait souvent froid et humide. Un raccord
doit être installé là où il
faut joindre les extrémités d'au moins deux segments de tubes. Les segments de
tubes à joindre
peut avoir un même diamètre ou non.
L'utilisation de collets de serrages servant à fixer les extrémités des
segments de tubes à un raccord
est une technique courante. Elle nécessite cependant une manutention très
intense et les résultats
sont toujours incertains. Il existe aussi sur le marché plusieurs types de
connecteurs en plastiques
qui sont insérés à l'intérieur des extrémités des segments de tubes à joindre.
Cependant, ils réduisent
énormément le diamètre intérieur, ce qui occasionne souvent une réduction
drastique du débit de
liquides. Leur installation exige des collets pour resserrer la paroi de
chaque tube sur ceux-ci. Ce
procédé d'installation est donc assez fastidieux et l'étanchéité obtenue est
souvent très mauvaise.
Cette situation est problématique, surtout lorsque les tubes sont soumis à une
pression négative
intense. La mauvaise étanchéité va alors créer des micro-fuites qui font en
sorte que de l'air ambiant
pénètre continuellement à de nombreux endroits dans le réseau. En
acériculture, la sève à l'intérieur
des tubes peut alors geler, et ce, même lorsque la température extérieure est
au-dessus du point de
congélation car le gradient de pression va créer une détente de l'air, donc
une réduction de la
température de l'air lorsqu'il parvient à l'intérieur de la tubulure après
avoir passé par des voies
d'air très petites. Il peut aussi devenir très difficile de maintenir une
pression négative adéquate
dans un réseau si plusieurs des jonctions ne sont pas parfaitement étanches.
Plus le réseau est vaste,
plus les risques de problèmes à ce niveau sont grands.
CA 3002715 2018-04-25
3
D'autre part, il est souvent difficile d'identifier tous les endroits où des
micro-fuites surviennent.
Il peut même être nécessaire de refaire le réseau en entier si celui en place
n'est plus suffisamment
étanche.
Il existe aussi sur le marché plusieurs types de connecteurs en acier
inoxydable qui peuvent être
insérés à l'intérieur de l'extrémité des segments de tubes et qui réduisent
très peu le diamètre
intérieur. Ces connecteurs sont cependant assez dispendieux et ils nécessitent
que les extrémités
des segments de tubes soient chauffées afin de permettre leur insertion autour
du connecteur de
même diamètre externe. Des collets sont néanmoins nécessaires pour fixer les
segments de tubes à
chaque connecteur. Le processus d'installation est donc également assez
fastidieux. Ces
connecteurs peuvent donner des résultats satisfaisants lorsque l'intérieur est
à pression positive. Ce
n'est cependant pas le cas en pression négative car des micro-fuites sont très
susceptibles de
survenir. Un gel de la sève dans la tubulure peut survenir, et ce, comme
mentionné précédemment,
même lorsque la température ambiante est au-dessus du point de congélation.
Les techniques connues pour joindre les extrémités de segments de tubes
occasionnent des
discontinuités à l'intérieur du circuit de liquide. Par exemple, plusieurs
connecteurs classiques vont
créer des zones internes de plus grand diamètre entre deux extrémités de
segments de tubes insérés
dans ceux-ci. Certains connecteurs se placent à l'intérieur de segments de
tubes à joindre mais vont
alors créer des obstacles qui ralentissent l'écoulement des liquides. Toutes
ces zones et tous ces
obstacles peuvent permettre à des bactéries et des saletés de s'accumuler.
Elles sont aussi
généralement très difficiles à nettoyer sans démonter les connecteurs.
CA 3002715 2018-04-25
4
De la glace peut se former dans la tubulure même s'il n'y a pas de micro-
fuites car la sève d'érable
va geler dès que la température extérieure passe nettement sous le point de
congélation. Lorsque la
température remonte suffisamment pour permettre à la sève gelée de commencer à
fondre, les
fragments de sève gelée partiellement fondus peuvent commencer à se déplacer
sous l'effet de la
pression négative en aval ou parce qu'elles sont poussées par du liquide en
amont. Une situation
de dégel est souvent un moment très favorable à la récolte de sève et toute
obstruction à
l'écoulement va ralentir le débit. Or, tout interstice ou irrégularité peut
ralentir ou même bloquer
les fragments de glace.
Il existe donc toujours de la place pour des améliorations dans le domaine
technique concerné.
SOMMAIRE
L'approche proposée par la présente invention consiste à joindre les
extrémités de segments de
tubes en thermoplastique flexible par thermosoudage afin de grandement
faciliter le processus et
d'obtenir des joints uniformes à la fois très solides et étanches. Le
thermosoudage se fait en utilisant
un connecteur en thermoplastique. Le connecteur peut être fabriqué selon
différentes tailles, ce qui
permet de s'adapter à différentes grandeurs de tubes et aussi de permettre des
transitions entre des
tubes de différentes dimensions. Le nombre de segments de tubes pouvant se
fixer aux différents
connecteurs peut varier en fonction des besoins. Ce nombre peut être de deux,
de trois ou plus que
trois. Certains types de connecteurs peuvent ne recevoir qu'une seule
extrémité de segment de tube.
Dans tous les cas, les connecteurs sont conçus pour éviter la présence
d'interstice ou d'irrégularité
.. interne le long du circuit du liquide et contre laquelle des fragments de
sève gelée pourraient
notamment se buter, voire être empêchés de se déplacer vers la sortie. En
outre, les seuls
CA 3002715 2018-04-25
5
changements dans le diamètre intérieur le long du circuit du liquide sont ceux
où le diamètre
augmente en direction de l'aval. L'absence de discontinuité ou de restriction
le long du circuit de
liquide évite également de créer des endroits où des bactéries et des saletés
peuvent s'accumuler.
L'approche proposée par la présente invention offre aussi plusieurs autres
avantages. Par exemple,
l'absence de discontinuité ou de restriction le long du circuit de liquide
maximise le débit de
liquide. La résistance mécanique des joints à la traction est également
beaucoup plus grande que
celle des connecteurs classiques. Cela permet notamment d'utiliser une tension
accrue aux endroits
où les tubes sont suspendus entre deux endroits où le liquide pourrait stagner
ou s'écouler plus
difficilement. Cette résistance mécanique accrue est aussi avantageuse lors de
l'installation des
tubulures lorsque plusieurs segments de tubes préalablement attachés doivent
être déplacés. Un
très long assemblage de segments de tubes peut être difficile à manipuler et
il est parfois plus simple
de le tirer au sol, notamment en utilisant un véhicule. Une plus grande
résistance mécanique permet
de diminuer les risques que l'un des joints se détache et peut aussi permettre
de tirer des
assemblages beaucoup plus longs qu'auparavant. La forme externe des
connecteurs linéaires est
préférablement conçue avec surfaces biseautées ou des arrondis afin de
diminuer les risques de
coincement lors de ces déplacements mais aussi d'éviter d'endommager les
arbres.
La gamme de connecteurs proposée permet de simplifier l'installation et
l'entretien d'un réseau de
tubes de plastique flexibles par le biais du thermosoudage de la paroi externe
de l'extrémité d'un
segment de tube à la paroi interne d'un réceptacle du connecteur. Le joint
soudé permet d'obtenir
une étanchéité et une solidité beaucoup plus grandes qu'avec les méthodes
utilisées à l'heure
actuelle. Le thermosoudage peut être réalisé sur place, notamment en forêt, à
l'aide d'une machine
portative chauffante conçue à cette fin.
CA 3002715 2018-04-25
6
Le thermoplastique des tubes et celui des connecteurs doivent avoir des
propriétés semblables,
notamment un point de fusion similaire. Il est ainsi préférable que les
différentes pièces soient
faites d'un même matériau thermoplastique. Des exceptions sont cependant
possibles.
Le thermosoudage permet d'obtenir un joint très étanche et très solide. Les
joints peuvent être
réalisés avec une grande précision et uniformément même dans des conditions
difficiles, que ce
soit le terrain, la météo, etc. Aucune qualification technique particulière
n'est nécessaire pour créer
ces joints.
En outre, le thermosoudage n'utilise que les matériaux plastiques des parties
à joindre pour les
attacher. Aucune colle ou autre produit chimique n'est requis, ce qui est
extrêmement avantageux
pour les productions acéricoles ou autres avec des certifications biologiques.
Selon un premier aspect, il est prévu un connecteur pour joindre une extrémité
d'un premier
segment de tube thermoplastique flexible à une extrémité d'au moins un second
segment de tube
thermoplastique flexible afin de former une partie d'un circuit de liquide
ayant une direction
d'écoulement, chaque segment de tube comprenant une paroi interne ayant un
diamètre interne,
une paroi externe ayant un diamètre externe et une surface annulaire
d'extrémité qui est
substantiellement perpendiculaire à un axe longitudinal central du segment de
tube correspondant,
le connecteur incluant : une partie centrale comprenant une paroi externe et
une paroi interne qui
est généralement lisse et de section circulaire, la partie centrale étant
délimitée longitudinalement
par deux arêtes opposées, l'une des deux arêtes étant une première arête ayant
un diamètre interne
et l'autre des deux arêtes étant une deuxième arête ayant un diamètre interne;
un premier réceptacle
disposé de façon coaxiale sur un côté de la partie centrale qui est adjacent à
la première arête, le
CA 3002715 2018-04-25
7
premier réceptacle comprenant une paroi externe et une paroi interne qui est
généralement lisse et
de section circulaire, la paroi interne du premier réceptacle ayant un
diamètre interne plus grand
que celui de la première arête afin de définir une première surface annulaire
circonscrite
radialement entre la première arête et la paroi interne du premier réceptacle;
et un deuxième
réceptacle disposé de façon coaxiale sur un autre côté de la partie centrale
qui est adjacent à la
deuxième arête, le deuxième réceptacle comprenant une paroi externe et une
paroi interne qui est
généralement lisse et de section circulaire, la paroi interne du deuxième
réceptacle ayant un
diamètre interne plus grand que celui de la deuxième arête afin de définir une
deuxième surface
annulaire circonscrite radialement entre la deuxième arête et la paroi interne
du deuxième
.. réceptacle; et dans lequel : le diamètre interne de la paroi interne du
premier réceptacle correspond
au diamètre externe de la paroi externe du premier segment de tube afin qu'il
puisse y être inséré
et que sa surface annulaire d'extrémité puisse venir s'appuyer contre la
première surface annulaire
circonscrite; le diamètre interne de la paroi interne du deuxième réceptacle
correspond au diamètre
externe de la paroi externe du deuxième segment de tube afin qu'il puisse y
être inséré et que sa
surface annulaire d'extrémité puisse venir s'appuyer contre la deuxième
surface annulaire
circonscrite; le diamètre interne de la première arête correspond au diamètre
interne de la paroi
interne du premier segment de tube lorsque celui-ci est inséré dans le premier
réceptacle et le
diamètre interne de la deuxième arête correspond au diamètre interne de la
paroi interne du
deuxième segment de tube lorsque celui-ci est inséré dans le deuxième
réceptacle; le connecteur
est fait d'un thermoplastique permettant, par fusionnement thermique, de
joindre la paroi interne
du premier réceptacle à la paroi externe du premier segment de tube et de
joindre la paroi interne
du deuxième réceptacle à la paroi externe du deuxième segment de tube, et ce,
sans créer
d'interstice ou d'irrégularité à l'intérieur de la portion du circuit de
liquide.
CA 3002715 2018-04-25
8
Selon un autre aspect, il est prévu une méthode de joindre des extrémités de
segments de tubes
souples fait d'un matériau thermoplastique, la méthode comprenant :
préchauffer une matrice mâle
correspondant aux diamètres externe et interne de l'un des réceptacles comme
déjà définis;
préchauffer une matrice femelle correspondant aux diamètres externe et interne
de l'un des
segments de tubes; insérer la matrice mâle dans le réceptacle correspondant à
celle-ci afin de
chauffer en surface la paroi interne du réceptacle et qu'elle puisse atteindre
une température voisine
du point de fusion; insérer l'extrémité du segment de tube correspondant à la
matrice femelle dans
celle-ci afin de chauffer en surface la paroi externe de l'extrémité du
segment de tube et qu'elle
puisse atteindre une température voisine du point de fusion; éloigner le
réceptacle chauffé et
l'extrémité chauffée du segment de tube des matrices, puis enfoncer
immédiatement les deux l'un
dans l'autre jusqu'à ce que la surface annulaire d'extrémité soit en appui
contre la surface annulaire
circonscrite correspondante; et laisser l'extrémité du segment de tube et le
réceptacle) refroidir.
Des détails sur les différents aspects du concept proposé vont ressortir à la
lecture de la description
détaillée qui suit et des figures auxquelles il est fait référence.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure I est une représentation semi-schématique d'un exemple simplifié
d'une installation en
acériculture pour récolter de la sève d'érables à sucre.
La figure 2A est une vue isométrique semi-schématique d'un segment de tube
thermoplastique
flexible.
CA 3002715 2018-04-25
9
La figure 2B est une vue isométrique semi-schématique de deux segments de
tubes qui doivent être
joints à l'aide d'un connecteur.
La figure 3A est une vue isométrique d'un exemple d'un connecteur droit.
La figure 3B est une vue de côté du connecteur de la figure 3A.
La figure 3C est une vue montrant de face l'un des réceptacles du connecteur
de la figure 3A.
La figure 3D est une vue en coupe longitudinale du connecteur de la figure 3A.
La figure 3E est un agrandissement de la figure 3D qui montre également la
position relative de
l'extrémité des deux segments de tubes à joindre par l'entremise de ce
connecteur.
La figure 4A est une première vue isométrique d'un autre exemple d'un
connecteur droit.
La figure 4B est une deuxième vue isométrique du connecteur de la figure 4A.
La figure 4C est une vue de côté du connecteur de la figure 4A.
La figure 4D est une vue en coupe longitudinale du connecteur de la figure 4A.
La figure 4E est un agrandissement de la figure 4D.
La figure 5A est une vue isométrique d'un exemple d'un connecteur en coude à
90 degrés.
La figure 5B est une vue de côté du connecteur de la figure 5A.
La figure 5C est une vue montrant de face l'un des réceptacles du connecteur
de la figure 5A.
CA 3002715 2018-04-25
10
La figure 5D est une vue en coupe transversale du connecteur de la figure 5A.
La figure 6A est une vue isométrique d'un exemple d'un connecteur en Y.
La figure 6B est une vue de côté du connecteur de la figure 6A.
La figure 6C est une vue en coupe longitudinale du connecteur de la figure 6A.
La figure 6D est une vue en coupe transversale oblique du connecteur de la
figure 6A.
La figure 7A est une vue isométrique d'un exemple de connecteur en T.
La figure 7B est une vue de côté du connecteur de la figure 7A.
La figure 7C est une vue du dessus du connecteur de la figure 7A.
La figure 7D est une vue en coupe longitudinale du connecteur de la figure 7A.
La figure 8A est une première vue isométrique d'un exemple de bouchon de fin
de ligne.
La figure 8B est une deuxième vue isométrique du bouchon de la figure 8A.
La figure 8C est une vue de côté du bouchon de la figure 8A.
La figure 8D est une vue montrant de face le réceptacle du bouchon de la
figure 8A.
La figure 8E est une vue en coupe longitudinale du bouchon de la figure 8A.
La figure 9 est une vue semi-schématique d'une machine chauffante servant à
chauffer les parties
thermoplastiques à joindre.
CA 3002715 2018-04-25
11
La figure 10A est une vue en coupe d'un exemple de matrice mâle servant à
chauffer la paroi
interne de l'un des réceptacles d'un connecteur.
La figure 10B est une vue en coupe d'un exemple de matrice femelle servant à
chauffer la paroi
externe à l'extrémité d'un segment de tube.
La figure 11 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 8E et qui
montre les joints soudés
dans les deux réceptacles.
La figure 12 est une vue de côté d'un exemple de support pour la machine
chauffante.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 est une représentation semi-schématique d'un exemple simplifié
d'une installation 100
en acériculture pour récolter de la sève d'érables à sucre 102. La sève est
récoltée à chaque arbre à
l'aide d'un chalumeau. Chaque chalumeau est relié à la tubulure du réseau de
tubes de l'installation
100 servant à acheminer la sève vers un point de destination, lequel est
représenté à la figure 1 par
un bâtiment 104 et dans lequel la sève aboutie dans un réservoir, une cuve ou
tout autre endroit
approprié.
La sève circule dans la tubulure du réseau à partir des nombreux chalumeaux
situés en amont vers
le bâtiment 104 en aval selon une direction d'écoulement 106. L'intérieur de
la tubulure est
maintenu à pression négative afin de déplacer la sève vers le bâtiment 104.
Cette pression négative
peut être générée par une ou plusieurs pompes situées, par exemple, dans le
bâtiment 104 ou à tout
autre endroit approprié.
CA 3002715 2018-04-25
12
Il est à noter que l'exemple d'installation 100 de la figure 1 est très
simplifié. Une érablière peut
inclure plusieurs milliers d'arbres et un immense réseau de tubes qui sont de
plus en plus grands
en diamètre à l'approche du bâtiment 104. Le bâtiment 104 sera alors beaucoup
plus grand en
comparaison de celui de la figure 1. Le principe général de récolte de la sève
demeure cependant
le même.
La tubulure de l'installation 100 de la figure 1 utilise plusieurs segments de
tubes qui sont reliés
les uns aux autres par différents connecteurs 200. Contrairement aux
connecteurs classiques, ces
connecteurs 200 utilisent des joints thermosoudés qui sont à la fois très
solides et étanches.
La figure 2A est une vue isométrique semi-schématique d'un segment de tube
thermoplastique
flexible 202. Les tubes en acériculture sont habituellement faits en
polyéthylène non réticulés.
Différents types de polyéthylène (polyéthylène basse densité, polyéthylène à
basse densité linéaire,
polyéthylène moyenne densité, polyéthylène haute densité) peuvent être
utilisés et différents
additifs sont ajoutés lors de leur fabrication afin de leur conférer des
propriétés souhaitées, par
exemple une plus grande résistance à la traction, une plus grande résistance
aux rayons UV, une
grande résistance à la fissuration, etc. Ces tubes sont habituellement
transparents ou translucides
afin de voir le liquide s'écoulant à l'intérieur. Des variantes sont cependant
possibles.
Les tubes pour l'acériculture sont souvent vendus en rouleaux afin d'en
faciliter le transport et la
manutention. Chaque rouleau comprend un tube d'une longueur relativement
grande et
ininterrompue qu'il est généralement nécessaire de couper en segments dont la
longueur dépendra
des besoins. Les tubes peuvent notamment être coupés par des couteaux rotatifs
manuels créant
une rainure circulaire dont la profondeur augmente à chaque rotation jusqu'à
ce que le tube soit
CA 3002715 2018-04-25
13
coupé. Cet outil assure une coupe qui est très perpendiculaire à l'axe
longitudinal central 230
(figure 3D).
Les tubes maîtres doivent généralement être remplacés après une période de 15
à 20 ans.
L'épaisseur des parois peut également varier. Par exemple, les tubes faits de
plastique de basse
.. densité ont des parois plus épaisses que ceux faits de plastique de haute
densité. C'est le diamètre
externe des tubes qui varie et les connecteurs doivent s'adapter aux
différentes dimensions.
Le segment de tube 202 illustré à la figure 2A n'est qu'un exemple pour les
besoins de la
description. 11 comprend une paroi interne 204 ayant un diamètre interne et
une paroi externe 206
ayant un diamètre externe. La coupe va créer une surface annulaire d'extrémité
208 qui est
substantiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal central 210 du segment
de tube 202.
La figure 2B est une vue isométrique semi-schématique de deux segments de
tubes 202 qui doivent
être joints consécutivement à l'aide d'un connecteur 200. Ce connecteur 200
est une pièce
intermédiaire qui permet d'attacher rigidement les deux extrémités
correspondantes des segments
de tubes 202 placés l'un à la suite de l'autre. C'est ce qui est également
appelé joindre dans le
présent texte.
La figure 3A est une vue isométrique d'un exemple d'un connecteur droit 200.
Le connecteur 200
de cet exemple permet de joindre deux segments de tubes 202 de même dimension.
Le connecteur
200 comprend une partie centrale 220 autour de laquelle sont placés deux
réceptacles opposés 240,
260. Chaque réceptacle 240, 260 permet de recevoir l'extrémité de l'un des
segments de tubes 202.
CA 3002715 2018-04-25
14
La figure 3B est une vue de côté du connecteur 200 de la figure 3A. La figure
3C est une vue
montrant de face l'un des réceptacles 240, 260 du connecteur 200 de la figure
3A. La figure 3D est
une vue en coupe longitudinale du connecteur 200 de la figure 3A. La figure 3D
montre également
que le connecteur 200 a un axe longitudinal central 230.
La figure 3E est un agrandissement de la figure 3D qui montre également la
position relative de
l'extrémité des deux segments de tubes 202 à joindre par l'entremise de ce
connecteur 200. On
peut notamment y voir de façon plus détaillée les différentes parties du
connecteur 200.
Comme le montre bien la figure 3E, la partie centrale 220 du connecteur 200
selon cet exemple est
très court comparativement à la longueur des réceptacles 240, 260 le long de
l'axe longitudinal
central 230 du connecteur 200. La partie centrale 220 comprend néanmoins une
paroi externe 222
et une paroi interne 224. Cette paroi interne 224 est généralement lisse et de
section circulaire. La
partie centrale 220 est délimitée longitudinalement par deux arêtes opposées
226, 228, à savoir une
première arête 226 et une deuxième arête 228. La première arête 226 a un
diamètre interne et la
deuxième arête 228 a également un diamètre interne. Les deux diamètres
internes sont identiques
dans cet exemple mais d'autres configurations sont possibles.
Le premier réceptacle 240 est disposé de façon coaxiale sur un côté de la
partie centrale 220, à
savoir celui qui est adjacent à la première arête 226. Ce premier réceptacle
240 comprend une paroi
externe 242 et une paroi interne 244. La paroi interne 244 est généralement
lisse et de section
circulaire.
La paroi interne 244 du premier réceptacle 240 a un diamètre interne plus
grand que celui de la
première arête 226, ce qui permet de définir une première surface annulaire
250 circonscrite
CA 3002715 2018-04-25
15
radialement entre la première arête 226 et la paroi interne 244 du premier
réceptacle 240 là où elle
rejoint la partie centrale 220. Cette première surface annulaire 250
circonscrite est préférablement
perpendiculaire à l'axe longitudinal central 230.
Le deuxième réceptacle 260 est disposé de façon coaxiale sur un autre côté de
la partie centrale
220, à savoir celui qui est adjacent à la deuxième arête 228. Le deuxième
réceptacle 260 comprend
une paroi externe 262 et une paroi interne 264. La paroi interne 264 est
généralement lisse et de
section circulaire.
La paroi interne 264 du deuxième réceptacle 260 a également un diamètre
interne plus grand que
celui de la deuxième arête 228 afin de définir une deuxième surface annulaire
270 circonscrite
.. radialement entre la deuxième arête 228 et la paroi interne 264 du deuxième
réceptacle 260 là où
elle rejoint la partie centrale 220. Cette deuxième surface annulaire 270
circonscrite est
préférablement perpendiculaire à l'axe longitudinal central 230.
Les différentes pièces sont dimensionnées afin que le diamètre interne de la
paroi interne 244 du
premier réceptacle 240 puisse correspondre au diamètre externe de la paroi
externe 206 du premier
segment de tube 202. Ceci lui permet d'y être inséré et que sa surface
annulaire d'extrémité 208
puisse venir s'appuyer contre la première surface annulaire circonscrite 250.
Aussi, le diamètre
interne de la paroi interne 264 du deuxième réceptacle 260 correspond au
diamètre externe de la
paroi externe 206 du deuxième segment de tube 202. Ceci lui permet d'y être
inséré et que sa
surface annulaire d'extrémité 208 puisse venir s'appuyer contre la deuxième
surface annulaire
circonscrite 270. D'autre part, le diamètre interne de la première arête 226
correspond au diamètre
interne de la paroi interne 204 du premier segment de tube 202 lorsque celui-
ci est inséré dans le
CA 3002715 2018-04-25
16
premier réceptacle 240 et le diamètre interne de la deuxième arête 228
correspond au diamètre
interne de la paroi interne 204 du deuxième segment de tube 202 lorsque celui-
ci est inséré dans le
deuxième réceptacle 260. Il n'y a donc aucune discontinuité interne après le
jointage.
Le connecteur 200 est fait d'un thermoplastique permettant, par fusionnement
thermique, de
fusionner la paroi interne 244 du premier réceptacle 240 à la paroi externe
206 du premier segment
de tube 202 et de fusionner la paroi interne 264 du deuxième réceptacle 260 à
la paroi externe 206
du deuxième segment de tube 202, et ce, sans créer d'interstice ou
d'irrégularité à l'intérieur de la
portion du circuit de liquide. Le joint sera parfaitement étanche sur tout le
périmètre, ce qui évitera
notamment les micro-fuites sous pression négative.
La paroi intérieure des réceptacles peut être entièrement parallèle à l'axe de
l'ouverture mais
préférablement, la paroi intérieure des réceptacles 240, 260 est de forme
légèrement évasée. Cet
évasement facilite l'insertion du segment de tube 202 dans le réceptacle 240,
260 correspondant.
Le diamètre interne près du rebord extérieur est alors légèrement plus grand
que le diamètre interne
au fond. L'angle de la paroi interne 244, 264 peut être de l'ordre de 0,5 à
5,0 degrés. D'autres
valeurs sont possibles.
La profondeur de chaque réceptacle 240, 260 est préférablement entre 3 et 3,5
fois l'épaisseur du
segment de tube 202 correspondant. Ce dimensionnement permet d'obtenir un
joint qui a une
résistance à la traction d'au moins de 2 à 2,5 fois la résistance du tube à
l'étirement. Autrement dit,
une force de traction excessive va endommager le tube avant même de pouvoir
faire rompre la
.. jonction avec le connecteur.
CA 3002715 2018-04-25
17
Il est à noter que le connecteur droit 200 à deux réceptacles des figures 3A à
3E possède
préférablement une surface extérieure dépourvue de discontinuité afin de
réduire au strict minimum
la friction entre le connecteur 200 et le sol lorsque le connecteur est tiré
par un véhicule. Le rebord
des réceptacles 240, 260 est préférablement biseauté. Des variants sont
également possibles.
.. Le connecteur 200 possède des épaisseurs de parois qui ne sont pas trop
grandes afin de simplifier
le moulage. Des parties trop épaisses sont à éviter car le plastique ne
pourrait subir des déformations
lors du refroidissement après sa fabrication.
La figure 4A est une première vue isométrique d'un autre exemple d'un
connecteur droit 200. Dans
cet exemple, les deux réceptacles 240. 260 opposés ont des diamètres internes
différents. Ceci
permet de joindre un premier segment de tube 202 à un deuxième segment de tube
202 de plus
grand diamètre.
La figure 4B est une deuxième vue isométrique du connecteur 200 de la figure
4A. La figure 4C
est une vue de côté du connecteur 200 de la figure 4A. La figure 4D est une
vue en coupe
longitudinale du connecteur 200 de la figure 4A.
La figure 4E est un agrandissement de la figure 4D. La figure 4E montre
notamment que la paroi
interne 224 de la partie centrale 220 est conique entre les deux arêtes 226,
228.
La figure 5A est une vue isométrique d'un exemple d'un connecteur 200 en coude
à 90 degrés. La
figure 5B est une vue de côté du connecteur 200 de la figure 5A. La figure 5C
est une vue montrant
de face l'un des réceptacles du connecteur 200 de la figure 5A. La figure 5D
est une vue en coupe
transversale du connecteur 200 de la figure 5A.
CA 3002715 2018-04-25
18
Il est à noter qu'un connecteur en coude comme celui illustré dans l'exemple
des figures 5A à 5D
peut avoir un angle différent de 90 degrés. Cet angle peut varier de 15 à 90
degrés. D'autres angles
et configurations sont également possibles.
La figure 6A est une vue isométrique d'un exemple d'un connecteur 200 en Y. Ce
genre de
connecteur 200 est généralement utilisé pour relier un tube secondaire à un
tube principal. D'autres
applications sont également possibles.
La figure 6B est une vue de côté du connecteur 200 de la figure 6A. La figure
6C est une vue en
coupe longitudinale du connecteur 200 de la figure 6A. La figure 6D est une
vue en coupe
transversale oblique du connecteur 200 de la figure 6A.
Comme on peut le constater, le connecteur 200 en Y comprend un troisième
réceptacle 300 pour
joindre une extrémité d'un troisième segment de tube 202 aux extrémités des
premier et deuxième
segments de tubes 202. Ce troisième segment de tube 202 comprend une paroi
interne 20) ayant
un diamètre interne, une paroi externe 206 ayant un diamètre externe et une
surface annulaire
d'extrémité 208 qui est substantiellement perpendiculaire à un axe
longitudinal central 210 du
troisième segment de tube 202.
Le connecteur 200 en Y comprend aussi une partie latérale 320 ayant une paroi
externe 322 et une
paroi interne 324. La paroi externe 324 est généralement lisse et de section
circulaire. La partie
latérale 320 est délimitée par deux arêtes opposées 326, 328, l'une de ces
deux arêtes étant une
troisième arête 326 ayant un diamètre interne et l'autre de ces deux arêtes
étant une quatrième arête
328 qui borde une ouverture latérale 330 faite le long de la partie centrale
220 entre la première et
la deuxième arête 226, 228.
CA 3002715 2018-04-25
19
Le troisième réceptacle 300 est disposé de façon coaxiale au bout de la partie
latérale 320 qui est
adjacent à la troisième arête 326. Le troisième réceptacle 300 comprend une
paroi externe 302 et
une paroi interne 304. Cette paroi interne 304 est généralement lisse et de
section circulaire. La
paroi interne 304 du troisième réceptacle 300 a un diamètre interne plus grand
que celui de la
troisième arête 326 afin de définir une troisième surface annulaire 340
circonscrite radialement
entre la troisième arête 326 et la paroi interne 304 du troisième réceptacle
300.
Dans ce mode de réalisation, le diamètre interne de la paroi interne 304 du
troisième réceptacle 300
correspond au diamètre externe de la paroi externe 206 du troisième segment de
tube 202 afin qu'il
puisse y être inséré et que sa surface annulaire d'extrémité 208 puisse venir
s'appuyer contre la
troisième surface annulaire circonscrite 340. Le diamètre interne de la
troisième arête 326
correspond au diamètre interne de la paroi interne 204 du troisième segment de
tube 202 lorsque
celui-ci est inséré dans le troisième réceptacle 300.
Le thermoplastique du connecteur 200 permet, par fusionnement thermique, de
joindre la paroi
interne 304 du troisième réceptacle 300 à la paroi externe 206 du troisième
segment de tube 202,
et ce, sans créer d'interstice ou d'irrégularité à l'intérieur de la portion
du circuit de liquide.
La figure 7A est une vue isométrique d'un exemple de connecteur 200 en T. La
figure 7B est une
vue de côté du connecteur 200 de la figure 7A. La figure 7C est une vue du
dessus du connecteur
200 de la figure 7A. La figure 7D est une vue en coupe longitudinale du
connecteur 200 de la figure
7A.
La figure 8A est une première vue isométrique d'un exemple de bouchon 380 de
fin de ligne. Ce
bouchon 380 permet de fermer l'extrémité d'un segment de tube 202 qui est
situé tout en amont.
CA 3002715 2018-04-25
20
Le bouchon 380 est en fait un connecteur à un réceptacle. Le joint entre le
segment de tube 202 et
le bouchon 380 est créé de la même façon que les autres joints. Le bouchon 380
est fait d'un
thermoplastique.
Le bouchon 380 peut inclure une ouverture pour un manomètre servant à mesurer
la pression
.. relative entre l'intérieur du réseau tubulaire et l'air ambiant. D'autres
variantes sont également
possibles.
La figure 8B est une deuxième vue isométrique du bouchon 380 de la figure 8A.
La figure 8C est
une vue de côté du bouchon 380 de la figure 8A. La figure 8D est une vue
montrant de face du
bouchon 380 de la figure 8A. La figure 8E est une vue en coupe longitudinale
du bouchon 380 de
la figure 8A.
La figure 9 est une vue semi-schématique d'une machine 400 servant à chauffer
les parties
thermoplastiques à joindre. Dans cet exemple, la machine 400 comprend une base
402 permettant
de la tenir en main et sur laquelle on retrouve notamment les boutons de
contrôle. La base 402 est
reliée à une plaque métallique 404 qui sert à transmettre la chaleur. Cette
chaleur peut être générée
de différentes façons. Dans l'exemple, elle est générée par un ou plusieurs
éléments chauffants
électriques. La plaque métallique 404 est disposée préférablement à la
verticale lors de l'utilisation
mais des variantes sont possibles. L'énergie électrique peut être fournie par
une source 406 via un
câble d'alimentation 408. La source 406 peut être une prise de courant
alimentée par le secteur.
Lors d'une utilisation en forêt, la source 406 peut être un générateur, une
batterie portative ou
encore une prise électrique associée à un véhicule. D'autres sources sont
possibles. Il est également
possible d'utiliser des sources de chaleur qui ne sont pas électriques.
CA 3002715 2018-04-25
21
Au moins deux matrices métalliques 410, 412 sont fixées de chaque côté de la
plaque métallique
404. Ces matrices 410, 412 ont une forme qui s'apparente à un gobelet. L'une
des matrices est une
matrice dite mâle 410 qui permet de transmettre la chaleur à la paroi interne
244, 264, 304 du
réceptacle 240, 260, 300 correspondant. L'autre est une matrice dite femelle
412 qui permet de
transmettre la chaleur à la paroi externe 206 à l'extrémité du segment de tube
202. Les deux
matrices 410, 412 sont fixées de façon opposée sur la plaque métallique 404,
par exemple à l'aide
d'une vis ou tout autre moyen approprié. Les matrices 410, 412 permettent de
chauffer les parties
en plastique de façon uniforme sur toute la périphérie. Plusieurs tailles et
modèles de matrices
peuvent être transportés et être installées sur la machine 400 en fonction des
besoins. La machine
400 peut aussi être conçue pour permettre l'utilisation de plusieurs paires de
matrices en même
temps.
Lors de l'utilisation, les parties en plastique qui sont à chauffer sont
insérées dans les matrices 410,
412 par l'installateur. L'installateur doit tenir chaque partie dans une main.
L'une est alors à sa
gauche et l'autre à sa droite. Les pièces sont maintenues en position jusqu'au
moment où les
surfaces des parois à joindre ont atteint une température adéquate, ce qui ne
prend que quelques
secondes, souvent aussi peu que 4 secondes. Les parties sont retirées des
matrices 410, 412 et
l'extrémité du segment de tube 202 est inséré immédiatement jusqu'au fond du
réceptacle du
connecteur 200 correspondant qui a été chauffé simultanément. Les parties sont
maintenues
ensembles jusqu'à ce que le matériau plastique ait refroidi, ce qui se fait
très rapidement. La
jonction est ensuite complétée et peut immédiatement être mise en service.
Il est à noter que la surface annulaire d'extrémité 208 ainsi que la surface
annulaire circonscrite
250, 270, 340 correspondante ne sont préférablement pas en contact avec les
matrices 410, 412 lors
CA 3002715 2018-04-25
22
du chauffage. Ceci évite de créer un vestige, à savoir une partie saillante
annulaire due à du
plastique fondu qui aurait été poussé vers l'intérieur au moment où les deux
surfaces annulaires
entrent en contact. Ainsi, lors du chauffage, l'installateur ne va pas
enfoncer les parties
complètement au fond des matrices.
La figure 10A est une vue en coupe d'un exemple de matrice mâle 410 servant à
chauffer la paroi
interne de l'un des réceptacles d'un connecteur 200. La figure 10B est une vue
en coupe d'un
exemple de matrice femelle 412 servant à chauffer la paroi externe à
l'extrémité d'un segment de
tube 202. Les trous au fond sont pour fixer les vis de retenue.
La figure 11 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 8E et qui
montre les joints soudés
420, 422 dans les deux réceptacles.
La figure 12 est une vue de côté d'un exemple de support 450 pour la machine
chauffante 400. Un
support est un élément optionnel qui permet de garder la machine chauffante
400 à la bonne
position sans qu'elle ne soit tenue en main par l'installateur. Le support
permet aussi d'éviter
d'avoir à déposer la machine 400 sur le sol et qu'elle puisse alors être en
contact avec de la neige
ou de l'eau.
Différents types de supports sont possibles. Dans l'exemple, le support 450
est sous la forme d'une
tige allongée qui est disposée à la verticale et dont l'extrémité supérieure
s'insère dans un trou
prévu à cette fin sous la machine 400. Cette configuration permet également à
la machine 400 de
tourner autour d'un point de pivot sur au moins 180 degrés, ce qui peut être
utile afin de facilement
inverser la position gauche-droite des matrices 410, 412.
CA 3002715 2018-04-25
23
Un mécanisme de verrouillage pourrait être prévu afin d'éviter que la machine
400 ne puisse
inopinément se détacher. D'autres modes de réalisation sont possibles. Par
exemple, il est aussi
possible de supporter la machine 400 par le dessus, donc qu'elle soit
suspendue. D'autres variantes
peuvent être envisagées.
La tige servant de support 450 à la figure 12 inclut une partie inférieure
pointue qui permet de
l'insérer facilement dans la plupart des types de sol en forêt. Elle inclut
aussi une partie latérale
452 en forme de L inversé qui permet notamment à la tige d'être enfoncée en
poussant avec le
pied ou en utilisant un outil tel un maillet ou un marteau. La partie latérale
452 peut être également
utile pour retirer la tige en la tirant à l'aide d'un outil. Cette partie
latérale 452 n'est pas toujours
nécessaire et des variantes sont possibles.
Un autre mode de réalisation pour le support est une tige ou un autre type de
structure qui
s'accroche à un véhicule, par exemple un VTT, ou au-dessus d'une génératrice.
D'autres variantes
sont possibles.
Il est à noter que ce qui est décrit dans la présente description détaillée et
illustré dans les figures
annexées n'est qu'à titre d'exemple seulement. Une personne uvrant dans le
domaine concerné
saura, à la lecture de la description et des figures, que des variantes
peuvent être apportées tout en
restant toujours dans les limites du concept proposé.
LISTE DES NUMÉROS DE RÉFÉRENCE
100 installation
102 érable à sucre
104 bâtiment
106 direction d'écoulement
CA 3002715 2018-04-25
24
200 connecteur
202 segment de tube
204 paroi interne (segment de tube)
206 paroi externe (segment de tube)
208 surface annulaire d'extrémité
210 axe longitudinal central (segment de tube)
220 partie centrale (connecteur)
222 paroi externe (partie centrale)
224 paroi interne (partie centrale)
226 première arête (partie centrale)
228 deuxième arête (partie centrale)
230 axe longitudinal central (connecteur)
240 premier réceptacle
242 paroi externe (premier réceptacle)
244 paroi interne (premier réceptacle)
250 première surface annulaire circonscrite
260 deuxième réceptacle
262 paroi externe (deuxième réceptacle)
264 paroi interne (deuxième réceptacle)
270 deuxième surface annulaire circonscrite
300 troisième réceptacle
302 paroi externe (troisième réceptacle)
304 paroi interne (troisième réceptacle)
320 partie latérale (troisième réceptacle)
322 paroi externe (troisième réceptacle)
324 paroi interne (troisième réceptacle)
326 troisième arête
328 quatrième arête
330 ouverture latérale
340 troisième surface annulaire circonscrite
CA 3002715 2018-04-25
25
380 bouchon
400 machine chauffante
402 base
404 plaque métallique
406 source électrique
408 câble d'alimentation
410 matrice mâle
412 matrice femelle
420 joint soudé
422 joint soudé
450 support
452 partie latérale
CA 3002715 2018-04-25
