Procédé d'assemblage bout à bout et de jonction de deux organes cylindriques présentant des sections pratiquement égales, élément de jonction pour la mise en oeuvre
de ce procédé et assemblage obtenu au moyen de ce dernier
La présente invention concerne un procédé d'assemblage bout à bout et de jonction de deux organes cylindriques présentant des sections pratiquement égales.
L'invention concerne aussi un élément d'assemblage et de jonction pour la mise en oeuvre du procédé et un assemblage obtenu au moyen de ce dernier.
Il est connu que certaines matières thermoplastiques déformées à chaud et maintenues à l'état déformé par refroidissement, ont la propriété de se contracter lorsqu'on les chauffe à nouveau.
Le procédé selon la présente invention fait usage de cette propriété et consiste à prendre un manchon d'une telle matière thermoplastique de section intérieure plus petite que le profil extérieur des organes à assembler, à augmenter à chaud ladite section intérieure jusqu'à la rendre au moins égale au profil considéré, à refroidir le manchon dans cet état agrandi, le placer ainsi autour des extrémités en regard des organes à assembler, enfin, à le chauffer en sorte de lui permettre de se contracter en enserrant fortement et assemblant entre eux les deux organes cylindriques.
L'invention concerne également un élément propre à sa mise en oeuvre, soit un manchon en matière thermoplastique, qui se distingue par le fait qu'il se contracte sous l'influence de la chaleur.
L'invention concerne enfin un assemblage obtenu par le procédé revendiqué, soit la jonction des deux extrémités en regard de deux organes cylindriques présentant des sections pratiquement semblables.
Le dessin annexé illustre à titre d'exemple le principe qui est à la base du présent procédé et montre plusieurs formes d'exécution de sa mise en oeuvre.
Les fig. 1 à 4 servent à expliquer le procédé.
Les fig. 5 et 6 montrent un inconvénient à éviter.
La fig. 7 est une coupe axiale longitudinale d'un manchon en matière thermoplastique agrandi remédiant à l'inconvénient qu'expliquent les fig. 5 et 6.
La fig. 8 est une coupe transversale avec arrachement partiel d'un assemblage de deux organes cylindriques présentant une légère différence de diamètre entre eux.
La fig. 9 montre en coupe axiale, les extrémités en regard des deux organes cylindriques de l'exemple de la fig. 8.
La fig. 10 est une demi-coupe axiale montrant la mise en place d'un manchon complété par des joints annulaires que
la fig. 11 montre à l'état serré, après chauffage du manchon.
Les fig. 12 et 13 sont des demi-coupes axiales de deux manchons présentant des particularités.
La fig. 14 illustre la façon d'armer un manchon, dont
la fig. 15 montre en perspective une moitié de l'armature.
La fig. 1 montre un manchon cylindrique 1 en matière thermoplastique ayant la propriété de pouvoir se déformer à chaud, rester déformée par refroidissement et de se contracter sous l'influence d'un nouveau réchauffement.
La matière considérée sera par exemple du chlorure de polyvinyle, connu dans le commerce sous le nom P.V.C., le manchon étant par exemple obtenu par extrusion.
A la fig. 3, on voit les extrémités 2 et 3 des organes cylindriques ou tuyaux de même section, placées bout à bout.
Le diamètre intérieur du manchon 1 de la fig. 1 est légèrement plus petit que le diamètre extérieur commun des deux tuyaux 2 et 3.
Après avoir chauffé le manchon de la fig. 1, on l'agrandira par l'un des moyens cités plus loin, de façon à lui donner la dimension du manchon 1' de la fig. 2, soit un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur commun des deux tuyaux 2 et 3.
Refroidissant alors le manchon, on le maintient ou fixe dans cet état, dans lequel il peut, bien entendu être stocké jusqu'à emploi.
L'emploi consistera à l'enfiler à cheval par-dessus le point de raccordement des tuyaux 2 et 3, comme représenté en fig. 3.
Dans cette position, on soumettra le manchon 1' à l'action de la chaleur.
Conformément à ce qui a été dit plus haut, il cherchera à reprendre élastiquement son profil primitif (fig. 1), et, ce faisant, il assemblera les deux tuyaux 2 et 3 (voir fig. 4) en les enserrant de manière à les joindre, son profil 1" étant de diamètre légèrement supérieur au diamètre primitif qu'il cherche à atteindre, différence qui se traduit par une pression mécanique centripète assurant une solide liaison.
La coupe transversale ou vue en bout de la fig. 5 montre comment, sans autre précaution, un manchon élargi 1' pourrait venir se placer autour des organes cylindriques à assembler, représentés ici par le corps plein 4, c'est-à-dire en position excentrée. En se rétrécissant dans cette position, le manchon risque de ne pas s'appliquer sur les organes cylindriques en sorte d'exercer une pression uniformément répartie sur le pourtour de ces derniers. La fig. 6 montre la position idéale, concentrique du manchon et des organes à assembler.
Un moyen très simple d'assurer un tel centrage, est de constituer le manchon comme l'illustre la coupe axiale de la fig. 7.
Durant l'expansion du manchon 5, alors qu'il est chaud et de ce fait maléable, on y forme avant refroidissement des protubérances ou bossages intérieurs 6, par exemple au nombre de trois répartis sur son pourtour au voisinage de chacune de ses extrémités. On disposera ces deux séries de bossage de préférence en quinconce, comme représenté, c'est-à-dire en sorte qu'il n'y en ait jamais plusieurs sur une génératrice commune.
Ces bossages serviront à centrer le manchon par rapport aux organes à assembler, dont le profil est représenté par les traits mixtes 7.
Les fig. 9 et 10 montrent qu'avec un manchon à bossages intérieurs, c'est-à-dire préparé selon l'exemple de la fig. 7, il est possible d'assembler et de centrer en même temps l'un par rapport à l'autre deux organes cylindriques ou tuyaux présentant une légère différence de diamètre. Cette différence est apparente dans la coupe axiale de la fig. 9, entre le tuyau 8 de plus petit diamètre et le tuyau 9 de plus grand diamètre.
La fig. 8, qui est une coupe transversale ou vue en bout de l'assemblage avec arrachement partiel montre ces deux tuyaux et le manchon 10 les réunissant, avec ses bossages intérieurs 11 et 11'.
On voit qu'au moment de la déformation, du rétrécissement élastique du manchon 10, l'une des séries de bossages prendra appui sur le tuyau 8 de plus petit diamètre (les bossages 11'), tandis que l'autre série prendra appui sur le tuyau 9 de plus grand diamètre (les bossages 11), que le manchon se déformera en conséquence et qu'il en résulte un centrage des deux organes à assembler.
I1 est évident que les bossages dont il vient d'être question se résorbent lors de la mise en place définitive du manchon et qu'en particulier dans le cas de l'exemple de la fig. 8, il s'appliquera exactement sur les deux tuyaux à réunir.
Une autre manière de centrer le manchon par rapport aux organes à assembler peut consister à placer un ou des joints auxiliaires en forme de bague entre organe cylindrique et manchon.
La fig. 10 illustre cette possibilité. Les organes à assembler se trouvent en 12 et 13, entourés du manchon 14. En 15 et 16 sont intercalés des joints annulaires ou en forme de bague qui, à l'instant du rétrécissement élastique du manchon, seront serrés entre celui-ci et les tuyaux, éventuellement plus ou moins écrasés, comme le montre la coupe de la fig. 11.
Ces joints peuvent être indépendants, préalablement fixés sur les extrémités des tuyaux, ou encore être fixés à l'intérieur du manchon, où ils constituent les protubérances désirées.
Selon le genre de joints utilisés, il peut être indiqué d'éviter qu'ils puissent être blessés lors de la mise en place du manchon qui en est muni.
La forme d'exécution selon la coupe de la fig. 12 permet d'éviter cet inconvénient.
Le manchon élargi 17, comportant les joints annulaires incorporés 18, 19, est profilé en sorte de présenter des protubérances intérieures constituées par deux nervures circulaires 20, 21, de diamètre intérieur plus petit que celui des joints, mais tel qu'il puisse entourer les organes à assembler figurés par le trait mixte 22.
Ainsi, en mettant le manchon en place, ce seront ces nervures qui frotteront sur lesdits organes, et non les joints.
Lors du rétrécissement, l'ensemble s'appliquera contre la surface des organes à assembler, pressant sur les joints en les écrasant plus ou moins.
Le principe que l'on vient d'énoncer serait aussi applicable à des bossages de centrage en prévoyant que ceux-ci émergent plus vers l'intérieur que les j oints.
Au lieu de joints particuliers, il serait aussi possible d'enduire la face interne du manchon d'un liant, d'un vernis ou d'une couche de tout matériau propre à augmenter ou assurer la parfaite étanchéité de l'assemblage.
I1 peut aussi être utile de prévoir des moyens de centrage du manchon dans le sens axial, c'est-à-dire permettant d'assurer un recouvrement d'égale impor tance des deux organes à réunir. C'est ce que représente la coupe de la fig. 13.
Ici, le manchon 23, présentant au voisinage de ses extrémités des nervures circulaires intérieures 24, 25 de centrage radial, présente une troisième telle nervure 26, placée à mi-hauteur et de diamètre intérieur plus petit que celui des nervures 24 et 25.
Comme on le voit, cette nervure 26 est destiné à coopérer avec une rainure circulaire réservée entre les extrémités des tuyaux 27 et 28 à réunir, qui sont biseautées en conséquence.
Dans ce cas, il ne sera plus possible d'enfiler le manchon par-dessus lesdits tuyaux que l'on introduira, au contraire, de part et d'autre dans le manchon.
L'agrandissement ou expansion à chaud du manchon peut se faire de diverses manières. On peut utiliser pour cela un mandrin extensible. On peut faire agir intérieurement un fluide sous pression, gazeux ou liquide. On peut aussi agir extérieurement, par succion.
Enfin, les divers profils représentés aux figures du dessin peuvent être réalisés en effectuant l'expansion dans des moules appropriés.
I1 est bien entendu possible d'agrandir une pièce tubulaire plusieurs fois plus longue qu'un manchon individuel, puis de la scier en tronçons constituant chacun un manchon isolé.
A noter que la longueur d'un manchon sera pratiquement d'un ordre de grandeur correspondant à au moins deux fois son diamètre.
Le chauffage du manchon en cours d'expansion ne pose pas de problème.
Quant au chauffage en cours de mis en place, divers moyens peuvent être utilisés.
Le manchon peut être chauffé par le moyen d'un fluide chaud, en particulier de l'air chaud, par les courants à haute fréquence, par une bride chauffante à chauffage électrique ou par circulation d'un fluide chaud.
Les fig. 14 et 15 montrent un moyen de chauffage qui peut être incorporé au manchon. I1 s'agit d'un fil métallique 29 disposé dans la masse du manchon 30 (représenté ici sans les hachures habituelles d'une coupe pour ne pas surcharger le dessin). Ce fil forme une spire fermée mais suit un trajet ondulé dicté par la nécessité du manchon de pouvoir s'agrandir et se rétrécir. Une telle spire fermée peut être chauffée électriquement par induction. En la prévoyant ouverte, il est possible d'y faire passer un courant l'échauffant par résistance, mais cela présente l'inconvénient de devoir munir la bride de bornes de raccordement.
I1 est bien entendu possible voire même indiqué, de disposer plusieurs telles spires l'une à côté de l'autre.
On peut aussi, selon la perspective de la fig. 15, prévoir deux spires 31, 32, reliées entre elles par des barreaux 33 en sorte de constituer une cage d'écureuil susceptible d'être chauffée par raccordement approprié à une source de courant ou encore par induction.
REVENDICATIONS
I. Procédé d'assemblage bout à bout et de jonction de deux organes cylindriques présentant des sections pratiquement égales, utilisant pour cela un matériau thermoplastique ayant la propriété de pouvoir être déformé à chaud, de le rester après refroidissement et de se contracter lors d'un nouveau chauffage, caractérisé en ce que l'on prend un manchon d'une telle matière thermoplastique de section intérieure plus petite que le profil extérieur des organes à assembler, en ce que l'on augmente à chaud ladite section intérieure jusqu'à la rendre au moins égale au profil considéré, en ce qu'on refroidit le manchon dans cet état agrandi, en ce qu'on le place ainsi autour des extrémités en regard des organes à assembler, enfin,
en ce qu'on le chauffe en sorte de lui permettre de se contracter en serrant fortement et assemblant entre eux les deux organes cylindriques.
Method of end-to-end assembly and junction of two cylindrical members having practically equal sections, junction element for the implementation
of this process and assembly obtained by means of the latter
The present invention relates to a method of end-to-end assembly and junction of two cylindrical members having substantially equal sections.
The invention also relates to an assembly and junction element for implementing the method and an assembly obtained by means of the latter.
It is known that certain thermoplastic materials which are hot-deformed and kept in the deformed state by cooling, have the property of contracting when they are heated again.
The method according to the present invention makes use of this property and consists in taking a sleeve of such a thermoplastic material with an interior section smaller than the exterior profile of the components to be assembled, in increasing said interior section while hot until it returns to less equal to the profile considered, to cool the sleeve in this enlarged state, place it around the ends facing the components to be assembled, finally, to heat it so as to allow it to contract by tightly gripping and assembling the two between them cylindrical bodies.
The invention also relates to an element suitable for its implementation, namely a sleeve of thermoplastic material, which is distinguished by the fact that it contracts under the influence of heat.
The invention finally relates to an assembly obtained by the claimed method, ie the junction of the two opposite ends of two cylindrical members having practically similar sections.
The appended drawing illustrates by way of example the principle which is the basis of the present method and shows several embodiments of its implementation.
Figs. 1 to 4 are used to explain the process.
Figs. 5 and 6 show a drawback to be avoided.
Fig. 7 is a longitudinal axial section through an enlarged thermoplastic sleeve overcoming the drawback explained in FIGS. 5 and 6.
Fig. 8 is a cross section with partial cut away of an assembly of two cylindrical members having a slight difference in diameter between them.
Fig. 9 shows in axial section, the opposite ends of the two cylindrical members of the example of FIG. 8.
Fig. 10 is an axial half-section showing the establishment of a sleeve completed by annular seals that
fig. 11 shows in the clamped state, after heating the sleeve.
Figs. 12 and 13 are axial half-sections of two sleeves having particular features.
Fig. 14 illustrates how to cock a sleeve, of which
fig. 15 shows in perspective one half of the frame.
Fig. 1 shows a cylindrical sleeve 1 of thermoplastic material having the property of being able to deform when hot, to remain deformed by cooling and to contract under the influence of a new heating.
The material considered will for example be polyvinyl chloride, known commercially under the name P.V.C., the sleeve being for example obtained by extrusion.
In fig. 3, we see the ends 2 and 3 of the cylindrical members or pipes of the same section, placed end to end.
The internal diameter of the sleeve 1 of FIG. 1 is slightly smaller than the common outside diameter of the two pipes 2 and 3.
After heating the sleeve of fig. 1, it will be enlarged by one of the means mentioned below, so as to give it the dimension of the sleeve 1 'of FIG. 2, i.e. an internal diameter greater than the common external diameter of the two pipes 2 and 3.
Then cooling the sleeve, it is maintained or fixed in this state, in which it can, of course, be stored until use.
The use will consist of threading it on horseback over the connection point of pipes 2 and 3, as shown in fig. 3.
In this position, the sleeve 1 'will be subjected to the action of heat.
In accordance with what has been said above, it will seek to elastically resume its original profile (fig. 1), and, in doing so, it will assemble the two pipes 2 and 3 (see fig. 4) by clamping them so as to join, its 1 "profile being slightly larger in diameter than the original diameter it seeks to achieve, a difference which results in a centripetal mechanical pressure ensuring a solid connection.
The cross section or end view of FIG. 5 shows how, without any other precaution, an enlarged sleeve 1 'could come to be placed around the cylindrical members to be assembled, represented here by the solid body 4, that is to say in an eccentric position. By narrowing in this position, the sleeve runs the risk of not being applied to the cylindrical members so as to exert a pressure uniformly distributed around the periphery of the latter. Fig. 6 shows the ideal, concentric position of the sleeve and of the components to be assembled.
A very simple way to ensure such centering is to form the sleeve as shown in the axial section of FIG. 7.
During the expansion of the sleeve 5, while it is hot and therefore malleable, protrusions or interior bosses 6 are formed there before cooling, for example three in number distributed around its periphery in the vicinity of each of its ends. These two series of bosses will preferably be arranged in staggered rows, as shown, that is to say so that there are never several on a common generator.
These bosses will serve to center the sleeve with respect to the components to be assembled, the profile of which is represented by the dashed lines 7.
Figs. 9 and 10 show that with a sleeve with internal bosses, that is to say prepared according to the example of FIG. 7, it is possible to assemble and center at the same time with respect to each other two cylindrical members or pipes having a slight difference in diameter. This difference is apparent in the axial section of FIG. 9, between the pipe 8 of smaller diameter and the pipe 9 of larger diameter.
Fig. 8, which is a cross section or end view of the assembly with partial cutaway shows these two pipes and the sleeve 10 joining them, with its interior bosses 11 and 11 '.
It can be seen that at the time of the deformation, of the elastic narrowing of the sleeve 10, one of the series of bosses will rest on the pipe 8 of smaller diameter (the bosses 11 '), while the other series will rest on the pipe 9 of larger diameter (the bosses 11), that the sleeve will deform as a result and that the result is a centering of the two components to be assembled.
I1 is obvious that the bosses which have just been discussed are absorbed during the final installation of the sleeve and that in particular in the case of the example of FIG. 8, it will apply exactly to the two pipes to be joined.
Another way of centering the sleeve with respect to the members to be assembled may consist in placing one or more auxiliary seals in the form of a ring between the cylindrical member and the sleeve.
Fig. 10 illustrates this possibility. The members to be assembled are located at 12 and 13, surrounded by the sleeve 14. At 15 and 16 are interposed annular or ring-shaped seals which, at the instant of elastic shrinking of the sleeve, will be clamped between the latter and the pipes, possibly more or less crushed, as shown in the section in fig. 11.
These joints can be independent, fixed beforehand on the ends of the pipes, or even be fixed inside the sleeve, where they constitute the desired protuberances.
Depending on the type of gaskets used, it may be advisable to prevent them from being injured when fitting the sleeve which is fitted with it.
The embodiment according to the section of FIG. 12 avoids this drawback.
The enlarged sleeve 17, comprising the incorporated annular seals 18, 19, is profiled so as to present internal protuberances formed by two circular ribs 20, 21, of internal diameter smaller than that of the joints, but such that it can surround the joints. components to be assembled shown by the dashed line 22.
Thus, by putting the sleeve in place, it will be these ribs which will rub on said components, and not the joints.
During the shrinking, the assembly will be applied against the surface of the components to be assembled, pressing on the joints by crushing them more or less.
The principle just stated would also be applicable to centering bosses by providing that the latter emerge more inward than the joints.
Instead of specific joints, it would also be possible to coat the internal face of the sleeve with a binder, a varnish or a layer of any material suitable for increasing or ensuring the perfect sealing of the assembly.
It may also be useful to provide means for centering the sleeve in the axial direction, that is to say making it possible to ensure an equal coverage of the two members to be joined. This is represented by the section in FIG. 13.
Here, the sleeve 23, having in the vicinity of its ends internal circular ribs 24, 25 for radial centering, has a third such rib 26, placed at mid-height and with an inside diameter smaller than that of the ribs 24 and 25.
As can be seen, this rib 26 is intended to cooperate with a circular groove reserved between the ends of the pipes 27 and 28 to be joined, which are bevelled accordingly.
In this case, it will no longer be possible to thread the sleeve over said pipes which, on the contrary, will be introduced from either side into the sleeve.
The expansion or hot expansion of the sleeve can be accomplished in various ways. An expandable mandrel can be used for this. A pressurized, gaseous or liquid fluid can be made to act internally. We can also act externally, by suction.
Finally, the various profiles shown in the figures of the drawing can be produced by carrying out the expansion in suitable molds.
It is of course possible to enlarge a tubular part several times longer than an individual sleeve, then to saw it into sections each constituting an insulated sleeve.
Note that the length of a sleeve will be practically of an order of magnitude corresponding to at least twice its diameter.
Heating the expanding sleeve is not a problem.
As for the heating being put in place, various means can be used.
The sleeve can be heated by means of a hot fluid, in particular hot air, by high frequency currents, by an electrically heated heating flange or by circulating a hot fluid.
Figs. 14 and 15 show a heating means which can be incorporated into the sleeve. I1 is a metal wire 29 arranged in the mass of the sleeve 30 (shown here without the usual hatching of a section so as not to overload the drawing). This wire forms a closed turn but follows a corrugated path dictated by the need for the sleeve to be able to expand and contract. Such a closed coil can be heated electrically by induction. By providing it open, it is possible to pass a current through it, heating it by resistance, but this has the drawback of having to provide the flange with connection terminals.
I1 is of course possible or even indicated, to have several such turns one next to the other.
It is also possible, from the perspective of FIG. 15, provide two turns 31, 32, interconnected by bars 33 so as to constitute a squirrel cage capable of being heated by appropriate connection to a current source or by induction.
CLAIMS
I. A method of end-to-end assembly and junction of two cylindrical members having practically equal sections, using for this a thermoplastic material having the property of being able to be hot deformed, of remaining so after cooling and of contracting during a new heater, characterized in that one takes a sleeve of such a thermoplastic material of inner section smaller than the outer profile of the members to be assembled, in that one increases hot said inner section until the make at least equal to the profile considered, in that the sleeve is cooled in this enlarged state, in that it is thus placed around the ends facing the members to be assembled, finally,
in that it is heated so as to allow it to contract by tightening strongly and assembling the two cylindrical members together.