La présente invention a pour objet un dispositif terminal susceptible d'être utilisé dans une conduite pour fluides ou dans sa fabrication.
Dans diverses installations, il arrive fréquemment que plusieurs tubes pour gaz et/ou liquides aient un parcours commun.
C'est notamment le cas dans certains grands établissements publics, tels que certains nouveaux hôtels qui se construisent actuellement, où des boissons, préparées ou stockées en un lieu central, sont acheminées à l'aide de pompes à travers des tubes depuis ce lieu central vers plusieurs points de débit éloignés se trouvant dans divers bars et restaurants. Lorsqu'il s'agit de boissons fraîches, un revêtement calorifuge devient de rigueur afin qu'elles ne perdent pas leur fraîcheur en cours de route.
Pour faciliter la mise en place d'un tel réseau, on s'est déjà proposé d'utiliser des conduites groupant plusieurs tubes avec ou sans enveloppe. Lorsque enveloppe il y a, celle-ci est constituée par un tube de plus grand diamétre et l'espace existant entre ce tube et les tubes qu'il renferme est rempli d'une matière calorifuge, par exemple une matière expansée. Ces conduites sont généralement composées de tronçons et ces tronçons sont reliés les uns aux autres par des dispositifs de raccordement.
L'invention a notamment pour but la réalisation d'un dispositif terminal qui puisse facilement être mis en place, et cela de manière sûre, sur une conduite comportant plusieurs tubes flexibles pour permettre notamment à l'une au moins des extrémités de cette conduite d'être raccordée à une conduite analogue munie à son extrémité correspondante d'un dispositif de raccordement compatible.
Le dispositif selon l'invention comprend une plaque traversée par une pluralité de trous, comprend une pluralité d'embouts pour fixer les tubes au droit des trous, et est caractérisé en ce que ces trous permettent aux tubes de passer à travers ceux-ci, que ces trous comportent des parties de plus grande section formant des cavités qui débouchent dans la face frontale de la plaque, et que les embouts sont destinés à être insérés au moins partiellement, du côté frontal de la plaque, dans les extrémités correspondantes des tubes après que ceux-ci ont été enfilés à travers les trous, ces embouts venant se loger dans lesdites cavités pour y fixer ces extrémités.
Ce dispositif terminal est d'autre part particulièrement utile, comme on va le voir, pour la fabrication d'une conduite à plusieurs tubes flexibles faisant l'objet du brevet suisse No 522844 au nom du titulaire et dont la description est reprise ici.
Au dessin annexé, donné à titre d'exemple:
La fig. 1 montre, en perspective, dans sa partie de droite, les deux parties terminales d'une conduite pour fluide, la partie intermédiaire ayant été arrachée, et, dans sa partie de gauche, une des parties terminales d'une conduite analogue ainsi qu'une bague de fixation servant à solidariser les extrémités voisines de ces deux conduites, chacune de ces parties terminales étant munie d'un dispositif terminal, de raccordement, conforme à l'invention;
la fig. 2 montre, en coupe axiale, les deux dispositifs terminaux, de raccordement, qui se trouvent de part et d'autre de la bague de fixation visible à la fig.
I accouplés l'un à l'autre et rendus solidaires à l'aide de cette bague;
La fig. 3 montre, en coupe axiale et de façon partielle, une variante pour les dispositifs terminaux de raccordement, et pour la bague de fixation visibles à la fig. 2; et
La fig. 4 montre, en coupe, une tête de formage utilisée pour fabriquer une conduite telle que représentée aux fig. 1 et 2 et utilisant des dispositifs terminaux analogues à ceux visibles dans ces figures.
La conduite, désignée A, dont on a représenté les deux parties terminales dans la partie de droite de la fig. 1, comprend sept tubes flexibles 10, répartis de façon symétrique au sein d'une gaine flexible 18, les tubes et la gaine ayant ici tous une section circulaire.
Aux extrémités opposées de la conduite A sont prévues deux plaques circulaires d'accouplement 19 et 20, l'une, 19, jouant le rôle d'une plaque d'accouplement femelle, et l'autre, 20, jouant le rôle d'une plaque d'accouplement mâle destinée, en l'occurrence, à être raccordée à une plaque d'accouplement femelle 21, identique à la plaque 19, prévue à l'extrémité adjacente de la conduite B dont on voit une des parties terminales dans la partie de gauche de la fig. 1.
Le mode de raccordement entre les plaques d'accouplement 20 et 21 est représenté à la fig. 2. Comme on le voit, chacun des tubes que comportent les conduites A et B aboutit dans les plaques d'accouplement 20 et 21, où ses extrémités sont enfilées à travers des trous et sont fixées à des embouts 22 et 23. Ces embouts présentent chacun à l'avant une partie cylindrique 24 lisse et à l'arrière une partie tronconique 25 crantée sur laquelle l'extrémité du tube correspondant est enfilée à force de manière à être retenue par des arêtes périphériques 26 que forment entre eux les crans ménagés dans la surface externe des embouts.
Les embouts sont logés dans des cavités 27 qui sont identiques dans les deux plaques d'accouplement 20 et 21 et qui constituent la partie antérieure, de plus grand diamètre, des trous. Ces cavités comportent, d'une part, une partie cylindrique lisse qui débouche dans la face frontale des plaques et qui est destinée à recevoir la partie 24 d'un embout, cette partie cylindrique lisse ayant un diamètre à peu près égal à celui de cette partie 24, et, d'autre part, une partie tronconique destinée à recevoir la partie 25 de cet embout et ayant des dimensions telles qu'elle puisse recevoir non seulement cette partie 25 mais aussi l'extrémité évasée du tube qui est enfilée sur elle.
La partie tronconique de chaque cavité 27 est de préférence également crantée, suivant la matière utilisée pour les tubes, de manière à former des arêtes ce qui permet de verrouiller les embouts une fois enfoncés dans les cavités des plaques d'accouplement. La partie cylindrique des embouts 22 est beaucoup plus longue que la partie cylindrique des embouts 23. Cela permet à leur extrémité antérieure de saillir de la face frontale de la plaque d'accouplement 20 et de donner ainsi à cette dernière son caractère mâle, alors que dans le cas de la plaque d'accouplement femelle 21, l'extrémité antérieure de la partie cylindrique des embouts 23 s'arrête nettement en retrait de la face frontale de la plaque d'accouplement 21 pour permettre l'introduction des extrémités saillantes des embouts 22.
Afin d'assurer l'étanchéité des raccordements qui s'établissent entre les tubes des conduits A et B, les longueurs des parties 24 des embouts 22 et 23 sont calculées de manière à laisser entre leurs extrémités antérieures au sein des cavités 27 de la plaque d'accouplement femelle 21 des espaces libres dans lesquels sont introduits des joints d'étanchéité annulaires. Ces joints peuvent, par exemple, être toriques, comme représenté en 28, ou présenter des lèvres du côté intérieur, comme représenté en 29. Dans l'un ou l'autre cas, ces joints sont appelés à être comprimés entre les embouts 22 et 23 pour éviter tout écoulement de fluide hors des tubes 10.
Comme cela ressort de la fig. 2, les dimensions internes des tubes 10, des embouts 22 et 23 et des joints 28 et 29 sont telles qu'elles ne forment pas de variations diamétrales susceptibles de freiner de manière appréciable l'écoulement d'un fluide circulant le long des conduites.
Une fois les conduites A et B raccordées, celles-ci sont fixées l'une à l'autre à l'aide de moyens de serrage et de fixation. Ces moyens comprennent une bague 30 présentant le long de sa péri phérie intérieure deux séries, 31 et 32, de trois dents chacune, ap pelées à entrer en prise, respectivement, avec deux séries, 33 et 34, de trois dents chacune aussi, ménagées, l'une, le long de la périphérie de la plaque d'accouplement 20, l'autre le long de la périphérie de la plaque d'accouplement 21. Toutes ces dents sont semblables et présentent une surface inactive antérieure qui est ici parallèle au plan de la face frontale correspondante de l'élément qui les porte, et une surface active qui se trouve derrière cette surface inactive et qui est inclinée par rapport à cette dernière.
D'autre part, les dents des différentes séries sont suffisamment espacées les unes des autres pour permettre à deux séries appelées à coopérer ensemble d'abord de s'interpénétrer dans le sens axial. Une fois cette interpénétration effectuée par les deux paires de séries en présence, opération qui se fait au moment de l'accouplement des plaques 20 et 21, la bague 30 est tournée dans le sens de la flèche ce qui amène les surfaces actives des dents 31 à entrer en prise avec celles des dents 33 et les surfaces actives des dents 32 à entrer en prise avec celles des dents 34, et cela par les extrémités étroites de ces dents.
En glissant les unes sur les autres, ces surfaces actives qui forment en quelque sorte des cames, amènent les faces frontales des plaques d'accouplement 20 et 21 à se rapprocher l'une de l'autre contre la résistance à l'écrasement offerte par les joints d'étanchéité 28 ou 29. Les pentes de ces surfaces actives sont suffisamment faibles pour éviter un relâchement intempestif.
Cependant, à titre de précaution supplémentaire, pour assurer un verrouillage positif ou desmodromique entre les dents, les surfaces actives de ces dernières peuvent être en scie. Comme on le voit à la fig. 1, la série de dents 31 est angulairement décalée par rapport à la série de dents 32 de manière que ces dernières se trouvent en regard des espaces existant entre les dents 31.
Ces moyens de serrage et de fixation ont l'avantage de solidariser ou de désolidariser très rapidement les deux conduites A et B. Cependant, pour éviter un problème que poseraient les dents 33 et 34 dans la fabrication en quasi-continu des conduites décrites ci-dessus, on peut être amené à préférer d'autres formes de réalisation pour les moyens de serrage et de fixation, telles que la variante représentée à la fig. 3 qui permet d'éviter ce problème, comme on le verra plus loin.
Dans cette variante, les deux plaques d'accouplement présentent, à proximité de leurs faces frontales, des rainures périphériques identiques 40 et 41 dont les surfaces antérieures 42 et 43 sont inclinées vers l'arrière dans le sens de la profondeur. Ces rainures 40 et 41 sont appelées à recevoir une bague fendue 44 qui présente le long de ses bords, du côté intérieur, deux rebords périphériques 45 et 46. Les surfaces adjacentes 47 et 48 de ces rebords sont inclinées de façon à pouvoir coopérer avec les surfaces inclinées 42 et 43 lors de la mise en place de la bague 44 et de façon à amener les faces frontales des plaques d'accouplement à se rap procher l'une de l'autre, comme dans le cas précédent, lorsque la bague 44 est serrée par diminution de son diamètre.
Pour éviter toute partie saillante lorsque deux conduites sont solidarisées l'une de l'autre, par exemple pour permettre à ces conduites d'être glissées sans entrave dans un trou ayant un diamètre qui n'est que légèrement supérieur à celui de la conduite, le diamètre des faces frontales des deux plaques d'accouplement est réduit quelque peu de manière à pouvoir entièrement encastrer la bague 44, comme représenté à la fig. 3.
Une solution analogue pourrait, le cas
échéant, aussi être adoptée pour les moyens de serrage et de fixa
tion représentés à la fig. 2, c'est-à-dire que le diamètre de la partie
antérieure des plaques d'accouplement 20 et 21 portant les
dents 33 et 34, est rendu suffisamment inférieur à celui du reste
des plaques pour que les dents 33 et 34 ne fassent pas saillie et
peut même être rendu suffisamment inférieur pour que la ba
gue 30 ne fasse pas non plus saillie dans le sens radial, une fois
mise en place.
Un procédé préféré pour fabriquer une conduite telle que la conduite A visible aux fig. 1 et 2 et illustrant un avantage important des plaques d'accouplement décrites est illustré par la fig. 4.
Ce procédé fait appel à une tête de formage 50 traversée par un
passage cylindrique 51. Pour une conduite d'environ 8 cm de dia
mètre, la tête 50 peut avoir environ 20 cm de longueur et même
moins. Cette tête 50 est composée de deux moitiés 52 et 53 articu
lées l'une sur l'autre de manière à pouvoir ouvrir la tête. Chacune
de ces moitiés est munie d'une chemise de refroidissement 54, 55 à
circulation d'eau, l'eau entrant dans ces chemises en 56 et 57 et les
quittant en 58 et 59. Le diamètre du passage 51 correspond à celui
de la gaine 18 et des plaques d'accouplement 19 et 20 de la con
duite que l'on veut produire.
Avant de procéder à la description du procédé, il y a lieu de noter que l'on a repris, pour des raisons de facilité, les numéros de référence utilisés pour les éléments associés à la plaque d'accouplement 21 de la fig. 2 pour les éléments correspondants de la plaque d'accouplement 19, étant donné que celle-ci jouera le même rôle femelle que la plaque 21.
D'autre part, quant aux matières dont sont composés les différents éléments et constituants des conduites A et B décrites plus haut, il y a encore lieu de donner les indications suivantes.
Pour ce qui est des tubes 10, des embouts 22 et 23, et des joints d'étanchéité 28 et 29, c'est-à-dire tous les éléments destinés à entrer en contact avec les fluides véhiculés par les conduites A et B, les matières choisies dépendent de la nature des fluides. Ainsi, s'il s'agit de véhiculer des boissons, les matières utilisées ne doivent leur conférer aucun goût, et s'il s'agit de véhiculer des fluides corrosifs, les matières utilisées doivent pouvoir leur résister. Etant donné qu'on véhiculera généralement des liquides différents dans une même conduite, il peut être nécessaire d'utiliser des matières différentes pour les différents tubes de la conduite et pour les embouts et joints qui leur sont associés. Dans le cas des tubes et des joints, ceux-ci doivent en outre être flexibles et déformables.
C'est pourquoi ces éléments sont de préférence réalisés en résines synthétiques, par exemple en copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, un polyéthylène, une polyamide, un chlorure de polyvinyle ou un fluorocarbone, notamment un copolymère de tétrafluoréthylène et d'hexafluorpropylène. Cependant, les tubes et les joints pourraient aussi être en caoutchouc et même, dans le cas des tubes, être en acier inoxydable à paroi mince. Lorsqu'il s'agit de véhiculer des boissons, les tubes ont de préférence un diamètre interne d'environ 9 mm et lorsque ces tubes sont en résine synthétique ils ont de préférence un diamètre extérieur d'environ 12 mm.
Dans le cas des embouts, ceux-ci sont de préférence rigides. Ils sont par exemple constitués en métal, tel que l'acier inoxydable, ou en résine synthétique, telle qu'une polyamide, un polyacétal et un polycarbonate.
Pour ce qui est des plaques d'accouplement, celles-ci peuvent être en métal, par exemple en aluminium coulé, ou en une résine synthétique, telle qu'un polyacétal, ou en une polyamide armée de fibres de verre. Ces deux dernières matières sont également les matières préférées pour la bague de fixation 30, alors qu'on utilise plutôt un métal pour la bague de fixation 44 (fig. 3).
Quant à la gaine de la conduite, celle-ci est réalisée en une mousse souple de résine synthétique extrudable ou injectable, par exemple une mousse de polyoléfine ou de polyuréthane.
Pour mettre en route le procédé, on enfile le nombre de tubes 10 requis, ici sept, à travers deux plaques d'accouplement 19 et 20, par exemple en polyamide armée de fibres de verre, placées dos à dos. On supposera que les tubes sont ici en polyéthyléne.
Des embouts longs 22, par exemple en polyacétal, sont alors enfoncés dans les extrémités des tubes 10 se trouvant du côté de la plaque 20, et ces extrémités, avec leurs embouts, sont à leur tour enfoncés dans les cavités 27 de la plaque 20, les arêtes périphériques 26 venant crocher avec les arêtes que forment entre eux les crans que présente la partie tronconique des cavités 27, ceci à travers les extrémités évasées des tubes, la matière de ces tubes étant amenée à fluer au droit de ces arêtes. Les embouts 22 se trouvent alors verrouillés dans ces cavités 27. L'extrémité mâle du conduit est ainsi complétée.
Ensuite, on fait coulisser la plaque d'accouplement 19, qui est identique à la plaque 20, le long des tubes 10 sur une distance correspondant à la longueur de la tête de formage 50. Celle-ci est alors ouverte, les deux plaques d'accouplement 19 et 20 sont placées dans la tête, avec les tubes qui les traversent, à peu prés comme représenté à la fig. 4, puis la tête est refermée. La plaque 10 est alors fixée à la tête 50, par exemple à l'aide d'un crochet 60 articulé sur la tête 50. L'autre plaque, 20, est laissée libre. A l'intérieur du passage 51 les tubes 10 occupent les positions requises, positions dans lesquelles ils sont maintenus par les plaques 19 et 20.
On introduit alors, par une ouverture 61 qui traverse la chemise 55 et qui débouche à proximité de la plaque 19 dans l'espace délimité par le passage 51 et par les plaques 19 et 20, un mélange fondu de polyoléfine et d'agent moussant par extrusion. Ce mélange fondu vient remplir celui-ci et vient exercer une poussée sur les plaques 19 et 20. La plaque 19, du fait qu'elle est fixée à la tête 50 par le crochet 60, ne bouge pas. En revanche, la plaque 20, qui n'est pas fixée à la tête 50, tend à être chassée hors de cette dernière à la manière d'un piston, entraînant à sa suite les tubes 10 qui lui sont fixés, ceux-ci étant alors amenés à coulisser à travers les trous de la plaque 19.
Normalement, des moyens sont prévus pour exercer une traction sur la plaque 20 afin de faire avancer celle-ci à une cadence donnée, en fonction du débit du mélange fondu à travers l'ouverture 61, pour que l'expansion de la mousse qui se produit à la sortie de la tête ne donne pas lieu à une augmentation du diamètre de la gaine.
La longueur du passage 51 entre l'ouverture 61 et la plaque 20 est telle que les chemises 54 et 55 entourant ce passage puissent suffisamment refroidir et solidifier le mélange fondu entre le moment où elle entre par l'ouverture 61 et le moment où elle sortira du passage 51 à l'état de mousse dans le sillage de la plaque 20.
Pour accélérer le refroidissement du mélange fondu ou de la mousse, de l'eau peut, le cas échéant, être amenée à couler dans les tubes 10 en raccordant les embouts 22 à une source d'eau sous pression. La vitesse avec laquelle le mélange fondu ou la mousse est refroidi par les chemises 54 et 55 est d'autre part telle qu'une peau relativement dense et coriace puisse se former autour de la gaine, tout en ayant la souplesse requise. Pour empêcher la forma- tion de poches d'air dans la gaine ainsi produite, des évents 62 sont prévus dans les plaques 19 et 20. A la sortie de la tête, la conduite peut être amenée à plonger directement dans un bac d'eau de refroidissement. Dans ce cas la longueur de la tête de formage 50 peut être diminuée.
La conduite ainsi produite peut avoir une longueur quelconque, étant donné que les tubes 10 peuvent être fabriqués en continu à l'aide d'une installation d'extrusion disposée en amont de la tête de formage 50 et que le mélange fondu de polyoléfine et d'agent moussant entrant par l'ouverture 61 peut aussi être produit en continu. Quelle que soit la longueur de la conduite, les tubes 10 conserveront au sein de la gaine 18 des positions qui resteront pratiquement invariables tout au long de la formation de celle-ci.
Lorsque la conduite en cours de fabrication est sur le point d'atteindre la longueur voulue, on tranche tous les tubes 10 dans un même plan (ou leurs extrémités libres s'ils sont déjà coupés) de manière qu'ils aient tous rigoureusement la même longueur, puis on enfile dans ces extrémités tranchées des embouts courts 23.
Ceux-ci sont alors tirés par les tubes 10 dans les cavités 27 de la plaque 19 où, sous l'effet de la pression du mélange fondu entrant par l'ouverture 61 et/ou de la traction exercée sur l'autre bout de la conduite et à l'aide d'une plaque de pressage de forme adéquate, ils sont amenés à être verrouillés en place comme décrit pour les embouts longs 22 à l'extrémité avant de la conduite.
L'extrémité femelle de la conduite est alors terminée et la traction éventuelle qui est exercée sur l'autre bout de la conduite est interrompue. Cependant le mélange fondu est maintenu sous pression encore quelques instants pour permettre au mélange qui a été introduit en dernier lieu à travers l'ouverture 61 de se refroidir et de se solidifier à l'état de mousse. La pression est alors interrompue et la tête de formage peut alors être ouverte pour extraire le bout arrière de la conduite. Une nouvelle conduite peut alors être fabriquée de la même manière.
Si l'avance de la première conduite était en partie assurée par une traction et que cette traction était appliquée à la conduite à l'aide d'un tambour d'enroulement moteur, il serait loisible de raccorder l'extrémité arrière femelle de la conduite qui vient d'être terminée à l'extrémité avant mâle de la conduite qui est sur le point d'être commencée. Si l'on veut faire passer de l'eau dans les tubes 10 de la nouvelle conduite pour assurer le refroidissement de sa gaine 18, cette eau est acheminée à travers les tubes 10 de la première conduite.
On conçoit donc que le procédé de fabrication qui vient d'être décrit peut être rendu semi-continu. Cependant, la présence des dents 33 et 34 oblige d'ouvrir la tête de formage 50 au début et à la fin de la production d'une conduite. La variante décrite en regard de la fig. 3 évite ceci et permet ainsi de rendre le procédé de fabrication quasi-continu. En effet, du fait que les plaques d'accouplement ne présentent aucune partie saillante, celles-ci pourront être glissées à travers le passage 50.
Cela permet, d'une part, d'extraire par simple traction le bout arrière d'une conduite lorsqu'elle est terminée et, d'autre part, de préalablement raccorder la plaque d'accouplement mâle d'une nouvelle conduite (avec embouts longs et tubes déjà en place) à la plaque d'accouplement femelle de la conduite en cours de finition, c'est-à-dire après la mise en place des embouts courts 23, cette plaque d'accouplement mâle étant alors tirée, avec les tubes qui lui sont fixés, à travers la tête de formage 50 au moment de l'extraction de la conduite terminée. Il est clair que lors de la préparation de la nouvelle conduite, une deuxième plaque d'accouplement aura aussi été mise en place, celle-ci venant fermer l'extrémité arrière du passage 51. Il est clair aussi que lorsqu'on met en route le procédé on peut commencer avec une plaque d'accouplement femelle plutôt que mâle.
Lors de l'extraction d'une conduite terminée, l'alimentation en mélange fondu est bien entendu interrompue et le lien existant entre la mousse de la gaine et le mélange fondu se trouvant dans l'ouverture 61 est automatiquement cisaille.
Les conduites décrites en regard des fig. 1 et 2 ou en regard de la fig. 3 peuvent être modifiées de différentes manières. Par exemple, elles peuvent avoir une section non circulaire et/ou une distribution asymétrique des tubes. Une distribution asymétrique des tubes ne permet de raccorder deux conduites que d'une seule manière. En effet, lorsqu'une conduite comprend, par exemple, des tubes en matières différentes afin de pouvoir véhiculer des fluides différents, il est évident que ces fluides doivent circuler dans des tubes de même matière tout au long du réseau comportant une telle conduite.
Cette distribution asymétrique des tubes peut être obtenue en ménageant les trous dans les plaques d'accouplement de façon irrégulière ou, lorsque ces trous sont disposés de façon régulière, en insérant dans les extrémités d'une partie des tubes destinés à être fixés à une même plaque un ou des embouts longs et au reste des tubes des embouts courts , ce qui con férue à cette plaque un caractère à la fois mâle et femelle. L'exclu
sion d'erreurs de raccordement peut cependant être assurée de différentes autres manières, par exemple, dans le cas des conduites
visibles aux fig. I et 2, en plaçant les dents que présentent leurs
plaques d'accouplement et la bague 30 de telle sorte qu'elles ne
puissent coopérer que dans une seule position.
Lorsque la conduite est appelée à véhiculer des fluides, notam
ment des gaz, à haute pression et pour s'assurer contre des fuites éventuelles dans la région des moyens de serrage et de fixation, on
peut prévoir en plus des joints d'étanchéité 28 et 29, ou à la place
de ceux-ci, d'autres joints d'étanchéité annulaires dont certains
sont disposés dans une rainure périphérique ménagée dans la par
tie cylindrique des embouts courts 23 et coopérant avec la sur
face de la partie cylindrique lisse des cavités dans lesquelles sont
enfoncés ces embouts courts , et dont les autres sont disposés
dans une rainure périphérique ménagée à l'avant de la partie cy
lindrique des embouts longs 22 de manière à pouvoir coopérer
aussi avec la surface de la partie cylindrique lisse des cavités dans
lesquelles sont enfoncés les embouts courts ,
cela après ac
couplement des plaques munies de ces embouts.
Les conduites obtenues par le procédé ci-dessus peuvent avoir
de nombreuses applications. A part l'acheminement de boissons,
elles peuvent aussi servir à acheminer des liquides et gaz divers
dans des laboratoires, par exemple des acides.