Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
109Z313
La présente invention concerne un procedé et un
dispositif pour modifier l'épafsseur d'un corps, notamment d~un
tube en matière thermoplastique, sortant à d~bit constant dlune
extrudeuse et entrafné par frottement, en aval et dans le
prolongement de cette extrudeuse, par une étireuse comportant
plusieurs organes motorisés de roulement sur ce corps répartis
autour d'une section de ce dernier. Elle slapplique tout par-
ticulièrement à l'extrusion de tubes en matière thermoplastique
destinés à être munis ultérieurement à une extr~mité dlun em-
boftement de racordement
On sait que pour réaliser de tels ~mboitements, on
peut soumettre une extrémité de tubes extrudés et tronçonnés à un
chauffage suivi d~une expansion radiale, mais que, pour éviter
un amincissement de la paroi dans la zone expansée, il faut
prévoir au préalable une surépaisseur du tube dans cette zone.
Cette nécessité se retrouve d'ailleurs dans tous les cas où un
corps extrudé doit être ultérieurement partiellement déformé.
On a déjà proposé, notamment dans les brevets US
patent 2 512 844 de Yardley Plastics Co. inventeur Donald J.
Weber et FR 1 252 029 de la déposé le 30 juin 1947, ~ociété
dite Gerhardi et Cie, demandé le 26 janvier, 1959, pour faire
varier à volonté llépaisseur d'un corps extrudé à débit constant,
de modifier la vitesse d'entrafnement du corps et les organes
motorisés de l~étireuse. Lorsqu~on augmente cette vitesse, le
corps extrudé slétire et s~amincit, et lorsqulon la diminue,
il se produit un phénomène de refoulement de la matière extrudée
qui provoque un épaississement de ce corps.
Dans ces deux brevets, cette modification est obtenue
en faisant varier la vitesse de rotation des organes de roulement.
Cette solution n'est pas satisfaisante; en effet, ces organesposent toujours des problèmes de régularit~ d~adhérence sur la
surface du corps extrudé, et ces problèmes augmentent, lorsqu~on
B -1-
--" lO9Z313
fait varier la vitesse de rotation, au point de rendre im-
possible un contrôle précis de la variation d~épaisseur du
corps extrudé et de la longueur sur laquelle cette variation
a lieu.
L'invention a pour but de fournir un proc~dé du même
type permettant de limiter au maximum l'incidence des irrégu-
larités d~adhérence précitées sur la qualité du produit obtenu.
A cet effet, llinvention a pour objet un procédé du
type dans lequel on modifie la vitesse d'entrafnement du corps
extrudé par les organes motorisés, caractérisé en ce que, tout
en maintenant constante la vitesse de rotation des organes de
roulement, on produit un mouvement relatif de translation entre
l~étireuse et l'extrudeuse. Ainsi, le roulement desdits organes
sur le tube s'effectue à vitesse constante en aval de l'extrud-
euse, et la variation de vitesse de sortie du tube est en quel-
que sorte reportée en amont du bac de refroidissement, c'est-à-
dire là où la matière est encore molle.
De f~con avantageuse, pour réaliser un épaississement
périodique du corps, notamment lorsqu~on veut réaliser un épais-
sissement périodique d'un tube extrudé en matière thermoplastiqueen vue d'une expansion radiale ultérieure des parties épaissies
de ce tube, on effectue alternativement un rapprochement et un
éloignement relatifs de l'étireuse et de l'extrudeuse, ledit
rapprochement étant effectué à une vitesse relativement rapide
et ledit éloignement à une vitesse relativement lente.
Dans un mode de mise en oeuv~e, on maintient l'étireuse
fixe en translation, on déplace l'extrudeuse par rapport à
cette étireuse, et on asservit en permanence la vitesse d'entrai-
nement de l'extrudeuse à la vitesse de rotation des organes de
roulement.
L'invention a également pour objet une installation
pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cette installation,
~B -2-
'- ~U9Z3~3
comprenant une extrudeuse à débit constant et une étireuse
située en aval et dans le prolongement de l'extrudeuse et
comportant plusieurs organes motorisés de roulement à frottement
sur ledit corps répartis autour d'une section de ce dernier,
est caractérisée en ce que llextrudeuse ou llétireuse est portée
par un châssis monté mobile en va-et-vient suivant une direction
perpendiculaire aux axes des organes de roulement, et en ce
qulil est prévu des moyens pour entrafner d'une part les organes
de roulement à une vitesse constante et dlautre part le chassis
suivant ladite direction.
D~autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaftront au cours de la description qui va suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exem-
ple non limitatif:
- la Fig. 1 est une vue schématique d'ensemble, partiel-
lement en coupe longitudinale et avec arrachements, d~une instal-
lation d'extrusion comportant une extrudeuse et une étireuse,
conforme à l'invention;
- la Figo 2 est une vue schématique analogue dlun
dispositif d'expansion radiale des portions de tube épaissies
par le procédé de l'invention;
- la Fig. 3 sur la troisième page des dessins est une
vue schématique de la commande électrique de ltétireuse de la
Fig. l;
- la Fig. ~ sur la deuxième page des dessins est une
vue partielle correspondant à la Fig. 1, mais plus schématique
et à plus grande ~chelle, de l'installation en cours de formage
dlune~surépaisseur par déplacement de llétireuse vers l'extru-
deuse;
- la Fig. 5 sur la troisième page des dessins montre
ltétat de la commande de la Fig. 3 au cours de cette phase du
fonctionnement;
-3-
1~9Z313
- la Fig. 6 sur la deuxième page des dessins est une
vue analogue à la Fig. 4 mais montrant l'installation en cours
de production dlun tronçon de tube dépourvu de surépaisseur par
eloignement de llétireuse par rapport à l'extrudeuse;
- la Fig. 7 sur la troisième page des dessins montre
llétat de la commande de la Fig. 3 au cours de cette phase du
fonctionnement;
- la Fig. 8 sur la deuxième page des dessins est une
vue schématique correspondant à la Fig. 2, mais à la même
échelle que la Fig. 4, du dispositif d~expansion radiale, avant
expansion dlune portion de tube;
- la Fig. 9 sur la deuxième page des dessins est une
vue analogue à la Fig. 8 montrant le dispositif d~expansion
radiale après expansion de la portion de tube;
- la Fig. 10 sur la première page des dessins est une
vue schématique partielle à la même échelle que la Fig. 1 d'une
variante d'étireuse de llinstallation suivant llinvention;
- la Fig. 11 sur la première page des dessins est une
vue schématique en coupe, à la même échelle que les Fig. 8 et 9,
dlune variante de dispositif d'expansion radiale;
~ la Fig. 12 est une vue schématique d~ensemble, analo-
gue à la Fig. 1, d'un autre mode de réalisation d'une installation
conforme à l'invention;
- la Fig. 13 est une vue en coupe, à plus grande
échelle, d~un détail de llinstallation de la Fig. 12.
L'installation d~extrusion représentée aux Fig. 1 à 9
est destinée à la réalisation continue de tubes en matière
plastique comportant, à une extrémité de leur fût, un embôite-
ment de raccordement, La fabrication de tels tubes s'effectue
en deux phases réalisées sur deux lignes de fabrication dif-
férentes, llune dlaxe X-X, llautre dlaxe Y-Y:
- une phase de fabrication de tronçons de tubes Tl,
-3a-
2313
pr~sentant une paroi ~paissie sur une certaine longueur
(axe X-X), cette phase étant illustrée sur les Fig~ 1 et 3 à 7;
- une phase d'expansion radiale des parties ~paissies
(axe Y-Y) des tubes Tl, illustrée sur les Fig. ~, 8 et 9.
-3b-
' 109Z313
La première phase est réalisée au moyen de l~installa-
tion représentée dans son ensemble à .la Fig. lo Cette installation
comprend d'une part une extrudeuse A, d'autre part une étireuse B~
L'extrudeuse A est une extrudeuse classique à vis pour
llextrusion de la mat.ière plastique thermoplastique, telle que par
exemple le chlorure de polyvinyl rigide, constituant les tubes T .
L~extrudeuse A comporte successivement une tete à vis 1 à débit
constant, une filière chaude amont 2 à torpille d'expansion 3, une
filière froide de calibrage 4 ou filière aval à circulation dleau
froide sous pression, et un bac 5 de circulation d'eau froide.
Llétireuse B comporte un jeu de chenilles sans fin 7
dlentrafnement du tube continu exirudé T2 r~gulièrement réparties
autour de l'axe X-X~ Les brins intérieurs de ces chenilles sont
tous parallèles à llaxe X-X et agencés de fa,con.à être t.ous en
contact avec le tube. Les chenilles 7 sont au nombre de deux dans
l~exemple représenté, mais on comprend qu'on peut prévoir également
trois, quatre chenilles ou davantage; ces chenilles sont entrainéés
en synchronisme et à vitesse constante dans le sens de la flèche g,
c'est-à-dire dans le sens de llextrusion~ La vitesse linéaire des
chenilles 7 correspond à leur roulement théoriquement sans glis-
sement sur le tube T2 dans les conditions qui seront définies.plus
loin.
Les chenilles 7 sont portées par .un chassis 8 qui est
fixé lui-meme sur un chariot 9 mobile, gr~ce à des roues 9 , sur un
chemin de roulement rectiligne 10 parallèle à llaxe X-X.
On décrira maintenant le mécanisme d'entrainement des
chenilles 7 et du chariot 9.
Le chariot 9 est muni des moyens suivants susceptibles
dlune part de llentrainer en translation dans les deux sens, f et
f , à deux vitesses différentes et avec inversion de sens en fins
de courses et contrôle des temps de déplacement dans chaque sens,
et dlautre part dlentrainer simultanément les chenilles 7 à vitesse
109~313
constante et toujours dans le même sens g,
Un moteur électrique 11 tourna~t à vitesse constante
et toujours dans le même sens, fixé sur le chariot 9, entrafne par
deux transmissions différentes, ~ partir d'un meme arbre de sortie
12, d!une part les chenilles 7 et dlautre part le chariot 9.
Les chenilles 7 sont mues par une paire de roues de ren-
voi motrices 7 situées de part et d'autre du tube T2 à entrafnerO
Chaque roue motrice re,coit son mouvement dtun jeu de pignons coniques
13 , 13b à renvoi d~angle, Les deux pignons 13 sont clavetés sur
un arbre commun 14 mené par l'arbre moteur 12 par l'intermédiaire
d~un autre jeu de pignons coniques 13C, 13d à renvoi d'angle.
Les chenilles 7 sont ainsi entrafnées à une vitesse
constante dépendant de la vitesse de l~arbre moteur 12 et du rapport
de transmission donné par les jeux de pignons coniques 13a à 13 re-
liant l~arbre moteur 12 à l~arbre mené 14 et, de là, aux roues 7a,
Ce rapport peut être par exemple égal à un.
Le chariot 9 est entrafné par un mécanisme vis 15 -
écrou 16. La vis rotative 15 est solidarisée en translation du cha-
riot 9 par des collerettes 17 dont elle est munie et qui prennent
appui sur le châssis 8, La vis 15 coopère avec l~écrou 16, qui est
fixé au solO
Une transmission est interposée entre l'arbre moteur 12
et la vis 150 Cette transmission est à deux voies à rapports de
transmission différents et de sens contraires:
- une voie (a) de recul rapide, dont les éléments sont
affectés par l'indice a, pour le déplacement (recul) de l~étireuse
B dans le sens de la flèche f , c'est-à-dire dans le sens de son
rapprochement de l~extrudeuse A;
- une voie (b) d~avance lente, dont les éléments sont
affectés de l~indice b, pour le déplacement ~avance) de l~étireuse
B dans le sens de la flèche f , c'est-à-dire le sens de sortie du
tube T extrudé ou le sens de l~éloignement de l~étireuse de
1~9Z313
l'extrudeuse A.
Les deux voies sont montées en parallèle, la voie lente
(b) constituant une dérivation de la voie rapide (a).
Sur la voie rapide, on trouve un réducteur de vitesse
19 entrafné par l'arbre 12 et dont la sortie est solidaire du
plateau menant d'un embrayage 20 , par example un embrayage à dis-
ques, commandé par électro-aimant et dont le plateau mené est soli-
daire en rotation de la vis 15. Lorsque l~embrayage 20a est en
prise, la vis 15 tourne relativement rapidement dans le sens cor-
respondant au recul du chariot 9 (sens fl)_
Pour la voie lente, on trouve une prise de mouvementsur llarbre moteur 12 par une paire d'engrenages droits 18 à axes
de rotation parallèles, l'un étant claveté sur llarbre 12 et l~autre
sur un arbre secondaire 12b d~entrafnement d~un réducteur-inverseur
de vitesse 19b à rapport de transmission plus faible que celui donné
par le réducteur 19 , La sortie du réducteur-inverseur 19b est
solidaire du plateau menant d~un embrayage 20b dont le plateau mené
est susceptible de donner son mouvement à une seconde paire d'en-
grenages droit 18 à axes de rotation parallèles, dont l'un est
claveté sur l~arbre du plateau mené de l'embrayage 20 , et l~autre
sur la vis 15. Lorsque l'embrayage 20b est en prise, la vis 15
tourne relativement lentement dans le sens correspondant à l'avance
du chariot (sens f ).
Une commande électrique K portée par exemple par le
chariot 9 et décrite ci-après permet, en commandant les embrayages
20a et 20b, de faire passer le mouvement du moteur 11 à la vis 15
soit par la voie de recul rapide, soit par la voie d'avance lente,
en interdisant qu'il ne passe par les deux voies à la fois mais en
permettant que les deux voies à la fois soient inactives ou débrayées.
La commande K est actionnée:
- par un contact C~ fixe par rapport au sol et action~é
par le tube T lorsque celui-ci a atteint une longueur prédéterminée;
1a~9Z313
- par des contacts Cla _ Clb et C2a c2b
des butées fixes C et C de fins de courses du chariot 9;
- par des contacts C b et C actionnés par les embray-
ages 20b et 20 respectivement.
Le circuit électrique de la commande K est le suivant
(Fig. 3)
En parallèle, entre deux fils dtalimentation 21 en cou-
rant électrique, sont montés deux circuits électriques, un circuit
(a) pour la voie de recul rapide et llembrayage 20a, llautre (b)
pour la voie dlavance lente et llembrayage 20b.
a) Voie de recul rapide (embrayage 20a - sens fl):
Sur un fil 22 branché entre les fils 21 sont montés en
série:
- le contact C~, qui sert dlinterrupteur général;
- le contact C directement monté sur le limiteur de
fin de course C du chariot 9 de llétireuse dans le sens de la flèche
f ; ce contact C se ferme dans la position de fin de course cor-
-
respondante du chariot;
- une bobine de relais R à contacts R dlauto-alimen-
tation et R dlalimentation de llélectro-aimant (non représenté)
de l'embrayage 20 ;
- un contact C actionné par le plateau mené de l'em-
brayage 20 de façon à se fermer lorsque ce plateau slécarte et à
slouvrir lorsque ce plateau est appliqué contre le plateau menant
associé;
- enfin, le contact C de sécurit~ appartenant au limi-
teur de fin de course C du chariot 9 de llétireuse dans le sens de
la flèche f ;
Sur le fil 22 , en dérivation des contacts C et C
est branché un fil 23 dlauto-alimentation de la bobine R . Sur le
fil 23a est monté en série le contact R
L~électro-aimant de rapprochement et dléloignement des
1~9Z313
plateaux de l'embrayage 20a est alimenté par un fil 24a branché en
parallèle entre les fils 21, Sur le fil 24a est monté en série le
contact R dlalimentation, qui est jumelé avec le contact R et
se ferme et slouvre en meme temps que lui, Un fil 25a complète le
circuit de cet électro-aimantO
b) Voie dlavance lente (embrayage 20b - sens f )
Le circuit électrique est semblable pour l'essentiel à
celui de la voie rapide, Les organes analogues portent les mêmes
repères numériques affectés de l'indice b.
. 10 Sur le fil 22b, on trouve ainsi:
- le contact C appartenant comme le contact Cla au
limiteur de fin de course C auquel il est directement lié, Ce
contact C , qui se ferme dans cette position de fin de course du
chariot, est jumelé avec le contact C du fil 22a de manlère à
8tre ouvert lorsque ce dernier est fermé et réciproquement;
- une bobine de relais Rb à contacts Rbl dlauto-alimentation
et Rb dlalimentation de l~électro-aimant (non-représenté) de
llembrayage 20 ; les contacts R et Rb2 sont jumelés de façon à
slouvrir et à se fermer simultanément;
- le contact Cba actionné par llécartement et le rappro-
chement des plateaux de l'embrayage 20a (il se ferme lorsque ces
plateaux slécartent et slouvre lorsqu~ils s~appliquent l'un contre
llautre);
~ le contact C de s8curité, appartenant comme le con-
tact C au limiteur de fin de course C , Le contact C est
jumelé avec le contact C de manière à être ouvert lorsque ce
dernier est ferm~ et réciproquement.
Sur le fil 22 sont branchés, en dérivation avec le
contact C , d'une part un fil 23b sur lequel est monté un inter-
rupteur à bouton-poussoir D pour la commande semi-automatique du
déplacement du chariot 9, dlautre part un fil 23c muni du contact
Rbl o
10~2313
Le circuit de llélectro-aimant de l'embrayage 20b com-
prend un fil 24b comportant le contact Rb2, et un fil 25b.
Comme on le voit, les contacts C b du limiteur C et
C du limiteur Cl jouent respectivement sur le fil 22b et sur le
fil 22a le role de contacts de sécurité évitant que la voie sur la-
quelle chacun d'eux est monté ne soit alimentée en courant en même
temps que llautre voie. Ils font donc en sorte que lorsque la voie
lente est alimentée, la voie rapide ne l'est pas et réciproquement.
Les limiteurs de fin de course C et C sont actionnés
respectivement par une saillie ou rampe 261 placée à l~extrémité du
chariot 9 qui est la plus proche de l'extrudeuse A et par une sail-
lie ou rampe 26 placée à l'extrémité du chariot 9 la plus éloi-
gnée de cette extrudeuse.
On voit que la commande K comporte les couplages suivants:
- couplage des contacts Ral - Ra2 d'une part, Rbl _ Rb2
dlautre part;
- couplage des contacts Cla - Clb d~une part, C2a _ C2b
d'autre part, représenté en traits mixtes à la Figo 3;
- couplage "croisé", également représenté en traits
mixtes à la Fig. 3, dlune part entre le contact C b du circuit de
la voie rapide et l'embrayage 20b du circuit de la voie lente,
dlautre part entre le contact C du circuit de la voie lente et
llembrayage 20 du circuit- de la voie rapide.
Il est à noter enfin que le moteur 11 lui-meme est ali-
menté par des fils 27 indépendants du circuit ci-dessus décrit.
Il faut noter encore que c~est uniquement pour des
raisons de clarté que les contacts C , C b et C ont ét~ représen-
tés deux fois aux dessins, à savoir à la Fig. 1, à leur emplacement
géographique exact et, à la Figo 3, sur la commande électrique.
Bien entendu, il n'existe qulun seul contact C~, un seul contact
C et un seul contact C
iO92313
Enfin, une tronçonneuse E classique portée par l'extré-
mité du chariot 9 opposée à l'extrudeuse A permet de couper des
longueurs prédéterminées de tube T , par exemple des longueurs T
égales à deux longueurs de tuyaux finis. Ce tron~onnage s~effectue
à la sortie de 11étireuse B, au niveau du contact C~,
Pour compléter la description de llinstallation, on dé-
crira brièvement ci-dessous en regard des Fig. 2, 8 et 9, le poste
F d'expansion des emboftements des tubes T , qui est situé sur une
autre ligne de fabrication d~axe Y-Y qui peut etre soit dans le
prolongement de llaxe X-X, soit parallèle à llaxe X-X0
Au poste F, on trouve un moule et un organe de soufflage
dlun fluide comprimé. Le moule métallique est en deux parties 28,
23a séparées par un plan de joint diamétral horizontal passant par
llaxe Y-Y et est également sectionné suivant un plan transversal
médian S-S qui matérialise la future séparation des deux emboftements
juxtaposés et permet de livrer passage à un couteau 29 de section-
nement. L'empreinte de moulage 30 a le profil intérieur d'un
"chapeau de gendarme" donnant la forme de deux tulipes ou emboite-
ments juxtaposés axialement par leurs extrémit~s évaséesO A ses
extrémités axiales, le moule 28, 28a présente des cols 28b de dia-
mètre correspondant au diamètre extérieur du tube T tel qu~il
sort de la filière chaude 20 Le moule 28-28 est serré dans un
étau à mors cylindriques 31 livrant ~galement passage au couteau
290 Enfin, ce moule 28-28 est muni de moyens de chauffage (par
exemple des conduits 28 de fluide de chauffage ou, en variante,
une résistance électrique non représentée) susceptibles d~élever
la température du double tube à expanser à une valeur de l~ordre
O O
de 160 C a 180 C pour du chlorure de polyvinyle rigide,
L~organe de soufflage est un conduit axial 6 dlair com-
primé qui porte deux obturateurs circulaires souples et élastiques
_10--
i(392313
32 et 33 d~un diamètre extérieur correspondant à peu près au dia-
mètre intérieur du tube T . Leur souplesse est destinée à permettre
leur serrage élastique et étanche sur la paroi interne du tube Tl
au droit des cols 28b, après avoir livré passage à la surépaisseur
interne médiane du tube T .
Entre les obturateurs 32 et 33, espacés d'une distance
L, le conduit 6 s1ouvre par des orifices 34 de soufflage dans la
chambre dlexpansion délimitée par la portion de tube T et les ob-
turateurs 32 et 33.
Le fonctionnement de l'installation ainsi décrite est
le suivant:
On fait functionner l'extrudeuse A à vitesse constante,
c'est-à-dire à débit constant de matière plastique. De la filière
chaude 2 sort donc à vitesse constante un tube T à une température
de llordre de 160 C. Il est plastique et malléable jusqu1à ce qulil
entre dans la filière froide 40 C'est dans la filière froide 4 que
llon va former un surépaisseur interne e sur une longueur L corres-
pondant à celle comprise entre les obturateurs 32 et 33 du moule
28-28 et égale par conséquent à celle de deux emboitements succes-
sifs. La longueur L est à peu près égale à celle de la filière froi-
de 40
Pour former cette surépaisseur interne ou ce manchon 35
à surépaisseur interne e, on procède de la manière suivante:
A partir de la position de l'étireuse B la plus éloignée
de llextrudeuse 1, on entraine les chenilles 7 à vitesse constante
et, simultanément, on rapproche llétireuse à vitesse constante de
l'extrudeuse en entrainant le chariot 9 dans le sens de la flèche
f . Ainsi, la vitesse d~entrainement du chariot 9 se retranche de
la vitesse d'entrainement des chenilles, de sorte que le tube T2
est freiné à sa sortie de l~extrudeuse alors qu'il continue dlêtre
extrudé à une vitesse donnée. Il en résulte que la matière plas-
tique extrudée qui se trouve calibrée extérieurement par la filière
Z3~3
froide 4 est contrainte de s'accumuler vers llintérieur et de
provoquer ainsi une surépaisseur.
En reculant, l~étireuse B produit donc une compression
ou un refoulement axial du tube T pendant tout son temps de recul
(Fig. 4). Plus précisément, si le pourcentage dlaccroissement de
section à obtenir pour une surépaisseur e est y%, et si v est la
vitesse normale d'extrusion et dlétirage du tube T sans formation
du surépaisseur, la vitesse de recul de l~étireuse B à produire
par le moteur 11, le réducteur 19a et l~embrayage 20a est de:
v x y%. Le manchon 35 à surépaisseur e est donc ainsi formé à
l'intérieur de la filière froide 4.
Au bout dtun temps prédeterminé correspondant à une lon-
gueur de manchon 35 égale à L, clest-à-dire en pratique lorsque le
chariot 9 a reculé d'une distance d, on inverse le sens de déplace-
ment de 11étireuse B pour l~entrafner à nouveau mais à vitesse plus
lente dans le sens de la flèche f , qui est le sens de l'extrusion.
Comme la vitesse d'entrafnement de l~étireuse s~ajoute alors à la
vitesse d'entrafnement des chenilles 7, le tube T n~est plus freiné
mais au contraire tend à etre légèrement étiré et aminci dans la
mesure où la vitesse résultante est supérieure à la vitesse d~ex-
trusion (Figo 6)o Mais cette tendance à l~amincissement est faible
du fait de la faible vitesse d~avance du chariot 9. En outre, la
vitesse d~avance du chariot 9 lui fait parcourir la distance d en
un temps correspondant au défilement d'une longueur de tube T
égale à celle du fût d'un tube final. Puis le cycle recommence.
Un tube T comportant à intervalles réguliers un manchon
35 défile ainsi devant la tronçonneuse E, qui coupe ce tube en tron-
~cons T comportant deux f~ts identiques réunis par un manchon 35.
Les troncons Tl sont ensuite transférés au poste d~expansion F
pour y être transformés en deux tubes finis à emboitement.
Les d~tails de ce fonctionnement vont maintenant ~tre
décrits.
-12_
1~'92313
On exposera successivement ci-dessous la mise en acti-
vité de la voie rapide (a) èt de la voie lente (b), c~est-à-dire
la mise en position dlaccouplement à tour de rôle de llembrayage
et de l'embrayage 20b.
Au démarrage de llinstallation, clest-à-dire en début
d'extrusion, on supposera que le chariot 9, dont la course totale
de recul est ~gale à la distance d correspondant à la durée d'ex-
trusion de la longueur L de deux emboitements successifs à former
(on a d ~ L), se trouve en fin de course le plus loin possible de
l'extrudeuse, et que l'extrémité du tube extrudé T va atteindre
le contact C~, la partie courante du tube T étant ainsi formée
et le manchon 35 à surépaisseur e étant maintenant à former.
Au démarrage de l~installation dans ces conditions, le
contact C est fermé par la rampe 262 et le contact Cab par l'em-
brayage 20 débrayé, et le contact C est fermé puisque son homo-
logue C est ouvert. Le circuit (a) est ouvert par le contact C~.
On se trouve ainsi dans la configuration de la Fig 3, où l'on
voit qu'en raison des divers couplages, le circuit (b) est également
ouvert.
Si le chariot 9 se trouvait à une distance intermédiaire
entre les fins de course, on llamènerait jusqu'au contact de fin
de course C , par exemple au moyen d'un volant manuel claveté sur
la vis 15 et non représenté ou encore par l'enfoncement du bouton-
poussoir D permettant au courant électrique de passer par les fils
22 et 23 . Le d~part au limiteur C est en effet obligatoire dans
le cas d'une commande électrique telle que décrite ci-dessus.
Lorsque le tube T2 atteint le contact C~, il le ferme
et ferme du même coup le circuit (a).
Par conséquent, le fil 22a se trouve alimenté. La bobi-
ne R est parcourue par un courant, et ses contacts R 1 et R se
ferment~ L'un, R 1, auto-alimente la bobine Ra du relais pour main-
tenir R et R fermés, alors que C slouvre dès que le chariot
-13-
1S~9%3~3
recule dans le sens fl. Llautre, Ra2, permet l~alimentation de
11electro-aimant de l'embrayage 20 , Les disques de ce dernier se
plaquent l'un contre llautre. Le contact Cb s~ouvre, mais la
bobine R reste alimentée parce que les contacts C , C b et C
rectent fermés, Le mouvement passe donc du moteur 11 à la vis 15
par la voie rapide (a), Le chariot 9 recule (sens f , Fig. 4), et
la commande K se trouve dans llétat représenté à la Fig. 5. Lors-
que le chariot 9 a parcouru la distance d correspondent à la lon-
gueur L pour le manchon 35, la saillie ou rampe 26 enfonce le
limiteur Cl. Le contact C b du fil 22b se ferme, ce qui déclenche
llouverture de son jumeau Cla de sécurité sur le fil 22 . Llouver-
ture de ce dernier contact Cl coupe l'alimentation de la bobine R .
Les contacts Ral et R slouvrent, et les plateaux de l'embrayage
20a s'écartent. Le contact C se ferme à nouveau. Le circuit de
la voie rapide devient inerteO Le chariot 10 s'immobilise en fin
de course vers l'extrudeuse car les deux embrayages 20a et 20b sont
ouverts (Fig. 1).
Dès ce moment, la surépaisseur e ne se fait plus. Le
tube T reprend rapidement son épaisseur normale par une brève tran-
sition se traduisant par une courbe de raccordement assez abrupte.
Par contre, sur le circuit de la voie lente (b), lecontact Clb vient de se fermer. Le contact Cba est fermé du fait
de llécartement des plateaux de l~embrayage 20 , et le contact C2b
de sécurité du fil 22b est fermé depuis l~ouverture de son jumeau
C sur le fil 22 , Le circuit (b) est donc fermé, et la bobine à
relais Rb est à son tour sous tension. Les contacts R et R se
ferment. Le contact Rbl assure l'auto-alimentation de la bobine
Rb ~ partir du moment où le chariot 9 va partir dans le sens f2
donc lâcher C et ouvrir C , Le contact Rb permet llalimentation
de l~électro-aimant de l'embrayage 20b. Les plateaux de celui-ci
viennent s~appliquer llun contre llautre. Le contact C b s~ouvre,
mais la bobine R reste alimentée parce que les contacts C , Cb
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10923~3
et R restent fermés. Le mouvement passe alors du moteur 11 à
la vis 15 par l~embrayage 20 en inversant le sens d0 rotation de
celle-ci par le réducteur-inverseur l9b. Le chariot 9 repart dans
le sens de la flèche f2 en suivant llavance du tube extrudé T
(Fig. 6). Pendant ce mouvement, la commande K se trouve dans llétat
repr~senté à la Fig. 7.
Pendant cette avance lente, le chariot 9 permet le défi-
lement d~une longueur de tube T égale à deux fois celle d~un fût
final et dépourvue de surépaisseur. En d~autres termes, le temps
de retour de ll~tireuse à vitesse lente est égal au temps d~extrusion
d'une longueur de tube T2 égale à celle de deux fûts de tubes terminés.
Lorsque la rampe 262 du chariot 10 atteint le limiteur
de fin de course C2, le contact C2a se ferme sur le fil 22a, ce qui
provoque l~ouverture de son jumeau de sécurité C sur le fil 22b.
Llouverture de ce contact C2b coupe l~alimentation de la bobine Rb.
Les contacts Rbl et Rb2 stouvrent, les plateaux de ltembrayage 20
s~écartent, et, comme ceux de ltembrayage 20a sont déjà écartés,
la vis lrt n'est plus entrafnée en rotation. Le chariot 9 slarrete.
Son nouveau recul (sens fl) va tout de suite après re-
commencer dans les conditions exposées plus haut, puisque le con-
tact C~ est fermé en permanence par le tube T20
Il est à noter que l'inversion du sens de déplacement
de ltétireuse B se fait assez rapidement pour que la zone de rac-
cordement entre le fût et l'emboftement soit aussi courte que pos-
sible. En outre, grace à llinversion assez rapide de sens de dépla-
cement de l'étireuse B, la vitesse de sortie du tube T reste in-
variable pendant chaque phase dtépaississement et de non épaissis-
sement, étant entendu que le tube T défile plus rapidement lorsque
le chariot 9 se déplace à vitesse lente dans le sens f que lorsque
ce chariot se déplace à vitesse rapide dans le sens fl.
Ainsi, le tube T qui défile se trouve pourvu, à espace-
ments réguliers, de manchons 35 à surépaisseur e.
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1092313
Les paramètres de fonctionnement à surveiller et à
régler sont donc les suivants:
- vitesse de recul rapide de l~étireuse;
- temps de recul de llétireuse;
- vitesse dlavance lente de llétireuse
La vitesse de recul rapide de llétireuse est fonction du
taux d'augmentation de section que llon veut obtenir périodique-
ment et de la vitesse de rotation des chenilles 7 de l~étireuse.
Le seul paramètre à régler pour obtenir ce taux dlaugmentation de
section du tube extrudé, c'est-à-dire le taux de surépaisseur
interne e, est le rapport de réduction du réducteur 19 ,
Le temps de recul de llétireuse B est déterminé en fonction
de la longueur L de la surépaisseur e.
La vitesse dlavance lente et constante de ltétireuse B
est déterminée par ajustage du rapport de réduction du réducteur
19 de façon que le chariot 9 revienne à son point de départ avec
un temps d'arret ou d'inversion de sens minimal avant le recul
suivant,
Grâce au positionnement du contact C et au caractère
constant de chacune des deux vitesses de défilement du tube T2
pendant les phases d'épaississement et de non épaississement, la
longueur d~ tube T à couper à l~aide de la tronçonneuse E est
définie avec précision, de sorte que le réglage de coupe à longueur
par la tronçonneuse E peut être commandé avec précision de manière
connue en soi et non décrite, On coupe ainsi avec précision une
longueur de tube égale au double de la longueur d'un tuyau à em-
boftement à obtenir, le manchon 35 à surépaisseur e se trouvant
exactement au milieu,
Le tube double Tl est alors transf~ré du chantier de
fabrication dlaxe X-X au chantier de fabrication d~axe Y-Y en vue
de llexpansion radiale du manchon 35 à l'intérieur du moule 28-28a
par le conduit de soufflage 6 (Fig, 8 et 9). La portion m~diane
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92313
du tube double est ainsi expansée et amincie jusqu'à ce qu'elle
soit plaquée contre l'empreinte de moulage 30 et en ~pouse la forme
(Fig. 9). Après refroidissement à une température inférieure à
80 C, les mors 31 sont desserrés, les parties de moule 28-28a sont
écartées, et la partie expansée est sectionn~e en son milieu par
le couteau 29. On obtient ainsi deux tuyaux à emboftement.
Grâce au mécanisme de déplacement de l~étireuse B illustr~
à la Fig. 1, on obtient de manière simple et en continu l~effet de
compression axiale désiré avec une précision facilement contrôlable
en ce qui concerne la longueur du manchon 35 à surépaisseur e et
cette surépaisseur elle-même.
Grâce à ce rapprochement-éloignement périodique de l'étir-
euse B dont la vitesse d~avance des chenilles 7 reste constante, on
évite des modifications fréquentes de vitesse desdites chenilles
et par conséquent on évite des déréglages et des temps de réponse
imprévisibles, avec les difficultés de contrôle d~épaisseur et les
irrégularités d~épaisseur qui en résultent, et on évite les irré-
gularités de longueur de défilement de tubes au cours dlun cycle
complet d~épaississement suivi de non épaississement. Les irré-
gularités dladhérence des chenilles sur le tube T2 sont constantes,puisque la vitesse de d~filement de ce tube par rapport aux chen-illes est constante, la variation de vitesse de défilement du tube
étant reportée en amont, à l'emplacement de la filière froide 4,
où la matière plastique est encore molle.
On a vu également plus haut que l'inversion du sens de
déplacement de l'~tireuse B, compte tenu de l'inertie des organes,
est assez rapide pour réduite au minimum la longueur de raccorde-
ment du fût au manchon 35 à surépaiseur e correspondant à l~embofte-
ment, et par conséquent pour assurer une meilleure utilisation de
la matière car cette zone de raccordement ne joue aucun rôle dans
le futur joint de tuyaux à emboftement
De plus, il est important que le temps d'arrêt ou
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' 1~9Z313
d'inversion de ll~tireuse B entre deux déplacements en sens con-
traires soit très faible ou nul pour éviter la formation d'une
surépaisseur sur le tube extrudé, en plus de celle, e, normalement
prévue en vue de la formation ulté~ieure d~un emboftement.
Enfin, grâce au mécanisme de liaison entre les chenilles
7 et le chariot 9, on connaft et on maintient avec précision le
mouvement de la vis 15, ce qui conditionne la régularité de l~épais-
seur et de l'espacement des manchons 35.
Suivant la variante dlétireuse représentée ~ la Fig. 10,
les organes de roulement de llétireuse Bl, au lieu dlêtre des chen-
illes, sont constitués par deux roues 36 motrices montées symé-
triquement par rapport à llaxe X-X du tube T2 à faire avancer, et
en contact tangentiel avec celui-ci. Cette étireuse fonctionne
exactement comme celle de la Fig 1, avec les mêmes avantages
Dans la variante de dispositif dlexpansion de la Fig. 11
ce n'est plus un emboftement double qui est formé, mais un emboîte-
ment simple, à la suite du tronçonnage précis du tube T2 par la
tronçonneuse E au milieu d~un manchon 35. Le tronçonnage de tuyaux
T3 de longueur unitaire à llaide de la tronçonneuse E peut s'effec-
tuer avec exactitude grâce aux deux vitesses constantes de défile-
ment du tube T2 et à la position bien définie du contact C~ de
début d'un processus dlépaississement
En outre, ce nlest plus par fluide comprim~ à l'inté-
rieur dlun moule, mais par un mandrin expansible qulest effectuée
l~expansion radiale Le mandrin expansible est constitué comme
connu de mors articulés 37 donnant la forme intérieure de l~embof-
tement Les mors 37 sont écartés à llaide d'un coin dlexpansion 38
actionné par une tige de support 39 entrafnée par un vérin non re-
présenté. L'extr~mité du tube T3 est ainsi expansée à llintérieur
dlune cuve dleau sous pression 40, ou bien, en variante (non repré-
sentée), à l'intérieur d~un moule de forme appropri~e.
D~autres variantes de réalisation consistent à déplacer
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~0~23~3
l~étireuse B ou B dans les deux sens au moyen d'un système
crémaillère-pignon, ou au moyen dlun vérin hydraulique.
En variante encore, c~est l'extrudeuse qui est montée sur
chariot alors que llétireuse est fixée au sol. Pour produire les
manchons 35, llextrudeuse se rapproche à vitesse rapide de l~étir-
euse. Pour produire le f~t ou la partie courante du tube, llex-
trudeuse sléloigne de llétireuse à vitesse lente.
Il est clair que le procédé et l'installation de l'inven-
tion sont applicables à la réalisation de tous les types de renfle-
ments périodiques, intérieurs ou extérieurs, sur n~importe quelproduit extrudé plein ou creux, destiné notamment à subir des ex-
pansions locales dans les zones surépaissies. En particulier, pour
des renflements extérieurs effectués sur un produit creux, on rem-
placerait évidemment la filière froide 4 par un mandrin de cali-
brage intérieur.
Sur les Fig. 12 et 13, on a désigné par les mêmes repères
qu'aux figures précédentes les organes et dispositifs identiques.
On a désigné les organes analogues mais présentant quelques dif-
férences soit dans leur conception soit dans leur fonctionnement.
par des nombres dont le chiffre de dizaine est le meme que le chif-
fre d'unité du premier mode de réalisation.
L'installation de la Fig. 12 comporte, comme celle de
la Fig. 1, de l~amont vers l~aval, une extrudeuse Al, une filière
chaude 2 dlextrudeuse, une filière froide de calibrage 41, un bac
5 de refroidissement à eau, une étireuse Bl à chenilles 7 entraf-
nant en translation suivant llaxe X-X un tube extrud~ en continu
T , et enfin une tron~onneuse E.
A la différence de la Fig. 1, llextrudeuse Al est montée
sur un chariot 91 mobile sur un chemin de roulement, et l~étireuse
Bl est fixée au sol par son châssis 81. Le moteur 11 d~entrafnement
à vitesse constante des chenilles 7 est également fixé au sol.
Le chariot 91 supportant l~extrudeuse Al porte également
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lG9Z313
un moteur lla à variateur de vitesse électronique V de tout type
approprié qui entraine en rotation, par l~intermédiaire dlun
mécanisme M inverseur à deux rapports différents suivant le sens,
qui est par exemple un m~canisme classique à trains d'engrenages,
une vis 15 coopérant avec un écrou fixe 160 Par effet vis-écrou,
la rotation de la vis 15 provoque la translation du chariot 91 et
donc de l'extrudeuse Al.
L'extrudeuse mobile Al est alimentée en matière plastique
thermoplastique à gélifier et à extruder par une trémie All et par
une manche souple, non représentée, déversant la matière dans la
trémie All. La vis (non représentée) de l'extrudeuse Al est en-
trafnée en rotation par un moteur à vitesse constante (non repré-
senté) lui-même alimenté en courant électrique par une ligne souple
A12 raccordée au réseau dlélectricité.
Comme à la Figo 1, le chariot 91 est muni à ses extr~-
mités de saillies ou rampes 261 et 262 coopérant avec des contacts
ou limiteurs de fin de course Cl et C2 fixes par rapport au solO
La vitesse de rotation du variateur de vitesse électro-
nique V est asservie à la vitesse théoriquement constante d'entraf-
nement des chenilles 7 de l~étireuse Bl par une ligne d'asservisse-
ment Vll, représentée en double trait mixte, reliant le variateur
V au moteur 11.
La filière froide de calibrage 41 a été représentée dans
le cas où le calibrage s'effectue sous pression interne, c'est-à-
dire à l'intérieur du tube extrudé en matière thermoplastique; ce
calibrage est réalisé au moyen d'un obturateur souple 41 fixé à
l~extrémité d'une tige creuse perforée 41b à travers laquelle est
insufflé de llair comprimé. Pour cette raison, la filière froide
41 est fixée par une bride 42 à la filière chaude 2, sans interrup-
tion entre la sortie de la filière chaude et l~entrée de la filièrefroide. Il faut en effet éviter tout espace vide entre les filières
2 et 41, car un tel espace, du fait du gonflage intérieur destiné
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1~9Z3~3
à appliquer le tube extrudé sur la paroi interne du calibreur, pro-
voquerait la formation d'un bourrelet entre la filière chaude 2 et
la filière froide 41. Par cette fixation de la filière chaude 2 à
la filière froide 41, sans espace vide entre les deux, tout bourre-
let extérieur est évité
Le bac de refroidissement 5 est p~t~ par un chassis fixe
5 , et la filière froide 41 est montée de manière télescopique par
rapport à ce bac 5O A cet effet, la chemise de calibrage propre-
ment dite 41c est prolongée en 43 à llintérieur du bac de refroi-
dissement 5, et est assemblée avec ce bac 5 de manière télescopiqueet étanche grace à un chambrage dlentrée 51 du bac 5 et à une garni-
ture dlétanchélité annulaire, du type à section en C et à lèvres
~ ~s~ ~, ~e~p~f3~ aYeo ~ 3~ ~o~s:~ ~d~ ~1 e ent:~e
le 3~rolongement 43 de la c~Lemise 41 et le cham~ra~e 51.
Il est à noter que si le calibrage sleffectue sous vide,
il n'y a pas de risque de création d'un bourrelet entre les deux
filières, et on prévoit des moyens de réglage de la distance entre
celles-ci, cette distance étant par exemple visible sur la Fig. l.
Dans ce cas, on peut prévoir des moyens de réglage de la position
du bac 5 le long de l~axe X-X, étant entendu qu'après ce réglage
initial, le bac de refroidissement 5 reste fixe, afin d~alléger
lléquipage mobile.
Le fonctionnement de l'installation est analogue à celui
du premier mode de réalisation, à ceci près que, tout en entrafnant
les chenilles 7 à vitesse constante, on rapproche l~extrudeuse Al
de llétireuse Bl en entrafnant le chariot 91 à vitesse rapide dans
le sens de la flèche f pour former une surépaisseur interne e à
llintérieur de la filière froide de calibrage 41, puis on inverse
rapidement ou quasi-instantanément le sens de rotation de la vis
15 pour faire reculer lentement et à vitesse constante l'extrudeuse
Al dans le sens de la flèche fl Pendant le premier déplacement,
le prolongement 43 de la chemise de calibrage pén~tre dans le sens
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~92313
de la flèche f à l'intérieur du bac de refroidissement ~usqu'à
la position de la Figo 2 où la filière 41 est presque en contact
avec le bac 5, puis, pendant le second déplacement, le prolongement
43 ressort de ce bac tout en gardant en permanence un contact
étanche avec la garniture d~étanchéit~ annulaire 52 par glissement
à l'int~rieur de celle-ci. Bien entendu, la longueur du prolonge-
ment 43 est au moins égale à la course d du chariot 9l.
Comme la vitesse de déplacement en translation de l~ex- .
trudeuse Al et la vitesse d'entrainement des chenilles 7 de lléti-
reuse Bl par le moteur ll sont fonction de la vitesse d~étirage
souhaitée pour le tube plastique, et dans un rapport constant, si
l~on modifie la vitesse du moteur ll, ou si celle-ci varie acciden-
tellement, il faut modifier l~autre pour conserver le meme taux
d'épaississement ou le même rapport de la sur~paisseur périodique
e à llépaisseur normale du tube extrudé. Il faut en outre conserver
un temps d'inversion nul ou minimal pour le d~placement du chariot
9l, et ceci quelles que soient les variations de vitesse de llex-
trudeuse Al suivant les flèches fl et f . C'est pour cette raison
qulune ligne dlasservissement Vll est prévue entre le variateur de
vitesse V et le moteur ll d~entrafnement en translation des chenilles
7.
De plus, le variateur V permet l'entrafnement synchro-
nisé du chariot 9l bien que celui-ci soit éloigné du moteur ll et
donc difficilement accessible par une liaison directe avec celui-ci.
Pendant le fonctionnement, les contacts C -C et 26 -26
commandent à chaque fin de course l'inversion instantanée du
mécanisme Mo Celui-ci peut dlailleurs, en variante, être du type
de la double transmission l9a-l9 décrite dans le premier mode de
réalisationO
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