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Tuyau pour conduites à haute pression, notamment celles d e grande dimension et procédé et appareil pour sa fa-
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\r' t. 1 r#ca J.on. tions de turbines sont généralement soumises à des fati- Sues très brandes. Très souvent, notamment quand il s'a- git de l'utilisation de fortes chutes, elles ont à sup- porter des pressions de 100 atmosphères' et plus. Toute- fois, ces pressions de marche peuvent être dépassées très considérablement d'une manière tout à fait soudaine par exemple lors de la fermeture des vannes disposées en amont des turbines, par la pression de refoulement, et il se produit alors des efforts qui échappent entièrement à tout contrôle, même si, par l'adoption de mesures spécia- les, on cherchait à empêcher que la pression puisse dé- passer certaines limites.
A celà viennent s'ajouter d'autres efforts en- core, tels que les brusques variations de températures, notamment aux grandes altitudes, qui ne peuvent être ré- dui tes que partiellement par la subdivision dessections*
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de canalisation ou d'une autre manière connue.
En raison de ces circonstances, les tuyaux Mêmes doivent posséder un très haut degré de résistance à la pression et être d'une très grande solidité et d'autre part, la sécurité présentée par les jonctions des tuyaux doit être extraordinaire. Il faut en outre considérer que par suite du très grand diamètre à donner aux tuyaux dans les grandes installations de turbines, on arrive dé- jà à avoir des tronçons de canalisation extrêmement lourds, aux parois desquelles on a été obligé jusqu'ici de don- ner une épaisseur extrêmement forte, enraison des grandes fatigues, ce dont il est résulté une augmentation consi- dérable des poids, qui se traduit naturellement par une augmentation des frais de transport et notamment, à pied- d'oeuvre, par un accroissement des difficultés de trans- p ort.
La présente invention a pour objet-un nouveau tuyau particulièrement propre à être utilisé aux endroits où par exemple dans les canalisations à haute pression de turbines le tuyau lui-même et ses moyens de fixation doivent pouvoir supporter des efforts extraordinaires.
L'invention part de ce principe que l'on doit, dès la fa- brication de ces tuyaux à-turbines, tenir le plus grand compte des fatigues qu'ils auront à supporter plus tard, en veillant notamment à ce qu'au cours du procédé de fa- brication on empêche jusqu'à la formation de germes de crevasses. Suivant la présente invention, des tuyaux de ce genre sont obtenus par un procédé d'étirage à chaud, lequel (partant de préférence, comme pièce de travail d'une plaque laminée ou forgée) étire progressivement le corps tubulaire d'un diamètre plus grand à un diamètre plus petit. On évite ainsi que pendant la fabrication, il se produise des distensions des parois de la pièce de //
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travail, par suite de l'introduction forcée de mandrins.
Au contraire, le travail de modification de la forme, sur les parois de la pièce de travail ne s'effectue que concurremment avec l'emploi simultané d'une opération de compression et d'étirage longitudinal, ce qui permet d'obtenir une texture d'une homogénéité particulièrement avantageuse.
Mais, en même temps, il en résulte encore l'a- vantage qu'au cours des passes successives les plus di- verses de l'opération, la pièce de travail ne porte pas, jusqu'au moment du traitement par la bague d'étirage, sur le mandrin d'étirage ayant un effet réfrigérant, de telle sorte que l'ouvrage est traité, sur toute sa lon- sueur, peu près à la même température du four, qui a été refroidi uniquement par le refroidissement inévita- ble provoqué par l'air extérieur. On obtient ainsi, pour toute la longueur du tuyau, des propriétés de résistance qui restent pratiquement à peu près constantes, en raison de ce que la texture est partout la même.
La fabrication de tuyaux de ce genre présente encore une série d'autres avantages, parce que notamment la fabrication des brides d'extrémité peut être effectuée d'une manière nouvelle et très simple, au cours d'une mê- me opération, en même temps que la fabrication du corps tubulaire même.
Les brides nécessaires, aux extrémités des divers tuyaux, pour l'établissement du raccordement de celles-ci peuvent, suivant l'invention, être établies dela manière suivante : A l'extrémité fermée du corps en forme de chaudière formé par le procédé d'étirage, on enlève, d'une manière appropriée, la partie médiane du fond (par estampage, découpage au chalumeau,' tournage, ou autre approprié) et on donne ensuite au bord restant du " fond; par laminage, par traitement sur un mandrin ou de
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toute autre manière appropriée, la forme d'une bride ex- térieure.
A l'extrémité ouverte du corps obtenu par éti- rage, on peut former une bride en ne faisant pas passer la pièce de travail entièrement au travers de la dernière bague d'étirage, ou de la dernière série de bagues d'éti- rage. Il se forme ainsi naturellement un renflement en forme de bride,qu'il est facile de finir. En outre, sui- vant l'invention, le corps tubulaire proprement dit et les deux. brides peuvent se fabriquer en une opération uni- forme et celle des deux brides de raccordement.
Le nou- veau procédé de fabrication de ce genre de tuyaux présen- te outre cela l'avantage qu'il est possible, malgré l'é- tablissement de brides extérieures, d'appliquer sur le tuyau, à ses deux extrémités, des corps annulaires fermés dont le diamètre interne est plus petit que le diamètre extérieur des brides, par exemple des brides liores ou des couronnes boulons. Ces pièces sont alors lisbées en place lors de la fabrication du tube, avant le passade du mandrin dans l'extrémité fermée du corps d'étirage.
Un autre avantage du nouveau procédé de fabrication consiste en ce que la longueur, du banc d'étirage peut être entière- ment utilisée, car tant la partie du tuyau restant der- rière la dernière bague d'étirage qu'une partie du fond sphérique de la conduite terminée peuvent être utilisées comme longueur utile.
Pour l'exécution, d'une manière aussi parfaite que possible, l'idée de l'invention citée plus haut, con- sistant à empêcher toute possibilité de formation de cre- vasses, et même toute possibilité de formation de germes, on emploie, dans le procédé qui vient d'être décrit et selon l'invention, un mandrin divisé dans le sens de la longueur, dont les surfaces divisionnaires sont inclinées de telle sorte sur l'axe du mandrin qu'il en résulte des
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parties de mandrin'en forme de coin.
On peut alors, par le déplacement longitudinal des parties du mandrin les .' unes par rapport aux autres, réduire la périphérie du mandrin de telle sorte que ce dernier peut être retiré facilement de la pièce de travail mi-formée ou complète- ment formée et que surtout, l'on évite que l'ouvrage puisse se bloquer sur le mandrin par rétrécissement et qu'il se produise ainsi sur la périphérie de l'ouvrage, des efforts inutilement grands qui pourraient constituer des germes de crevasses.
Les dessins annexés montrent la fabrication du nouveau tuyau à haute pression. Les figures 1 à 5 repré- sentent en succession la formation de la pièce de tra- vail a, dont la texture a, été préalablement rendue plus homogène par exemple par laminage ou par forgeage et in- . troduite dans la presse à étirer sous forme de plaques.
Comme outils on se sert de mandrins de diamètres propres- sivement plus petits b, b1 à b4, ainsi que de bagues d'é- tirage correspondantes, également de diamètres de plus en plus petits, c, cl à c4. On voit par les figures comment, progressivement, la forme tubulaire naît sur la plaque, par dessus des moules -hémisphériques, le diamètre exté- rieur ainsi que le diamètre intérieur diminuant continuel- lement. Onpeut naturellement employer aussi les mêmes mandrins successivement avec des bagues d'étirage de lar- beurs diverses, ce qui présente l'avantage que, dans ce cas, lors du deuxième emploi du même mandrin, celui-ci est déjà chauffé, etque l'on évite par suite un trop fort refroidissement de la pièce de travail.
Dans les figures 3 à 6 on voit comment se forme l'une des brides extrêmes i en ne faisant pas passer le tuyau tout entier par .le banc d'étirage.
Dans la figure 5, le mandrin b4 est en plusieurs parties, trois dans le cas représenté; La division du man-
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drin dans le sens longitudinal forme une pièce médiane d en forme de coin, dont les dimensions vont en diminuant vers l'extrémité formant le fond de la pièce à étirer.
Des deux côtés de la pièce médiane d se trouvent les deux autres parties e du mandrin. Ces dernières présentent des rainures longitudinales f, formées sur les surfaces en forme de coin, et dans lesquelles prennent les prolonge- ments g de la pièce médiane d en forme de coin. Le dépla- cement du mandrin est effectué uniquement par le dépla- cement de la pièce médiane ±, .qui est montée à cet effet dans la presse à étirer.
La figure 6 montre comment, après découpage de la partie médiane du-fond de la pièce de travail, on for- me la bride extérieure. h au moyen de la. bride intérieure restante, par étirage, forgeage, laminage ou un autre procédé approprié.- On peut à volonté, en laissant subsis- ter un reste annulaire, suffisamment grand, du fond de la pièce de travail, obtenir la quantité de matière né- cessaire à la formation de la bride extrême. Ce mode de formation des brides présente surtout l'avantage qu'il ne fait rien perdre de la longueur finale de la pièce étirée, et que la longueur utile est par contre augmentée, avan- tage qu'il ne faut pas sous-estimer quand il s'agit de canalisations ayant plusieurs kilomètres de longueur, et souvent multiples.
La figure 7 représente le tuyau fini, avec les deux brides extrêmes h et i étaolies d'après le procédé décrit plus haut, et des bagues libres, formant brides, placées sur le tuyau. Ce tuyau constitue un ensemble d'une seule pièce, sans soudure, sans retrait, sans rivets ni autres jointures, qui en raison de ses propriétés de ré- sistance particulièrement avantageuses, peut être établi avec des parois plus minces que jusqu'ici, tout en étant aussi solide, ce qui occasionne aussi des frais de trans-
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port moins élevés, et des difficultés de transport moin- dres, que ce n'est le cas pour les tuyaux connus employés pour le même usage.
Il va de soi, que le tuyau.fabriqué de la maniè- re précitée peut aussi être assemblé avec un tuyau voisin, à l'aide d'autres moyens d'assemblage quelconques et ap- propriés et qu'on peut alors apporter des modifications à la conformation des extrémités etdes surfaces de gar- niture, telles qu'elles sont représentées, à titre d'exem- ple, aux dessins annexés.
Lorsqu'il s'agit d'obtenir des tronçons de tuyaux aussi longs que possible, on peut aussi; suivant l'invention, procéder en assemblant entre eux deux tron- çons de canalisation dont, au cours de l'étirage l'extré- mité antérieure a été munie, de la manière décrite, d'une bride b, par l'autre extrémité, (que l'on fait dans ce cas passer complètement au travers des dernières bagues d'étirage) et en les réunissant entre eux par soudage ou par un autre procédé d'assemblage approprié. On obtient ainsi des tuyaux de grande longueur, tout particulière- ment solides établis d'une manière économique, estampés aux deux extrémités, etde diamètres dépassant 500 m/m.
Les bagues formant brides libres peuvent dans ce cas être enfilées sur les deux bouts de tuyaux avant leur réunion.
Dans les cas dans lesquels le fond formé au cours du procédé d'étirage peut, après découpage,'être par lui-même d'un emploi rémunérateur, on peut aussi éta- . blir de' la même manière décrite un tuyau ayant à peu près le double de la longueur d'étirage, en formant, à l'extrémité ouverte du corps d'étirage, une bride par un passage incomplet au travers de la dernière bague d'étira- ge, ou au travers du dernier groupe de bagues d'étirage; en découpant, sur deux tuyaux ainsi traités et munis de./
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brides d'un côté, les fonds (suivant les cas, à la partie la plus courte*ou à la partie la plus longue de l'enve- loppe) et en réunissant ensuite les deux conduites par leurs extrémités anciennement fermées.
On réalise de cette manière une fabrication extrêmement économique des tuyaux, qui peut être inscrite au crédit de l'utilisation rationnelle des déchets de la pièce de travail. Ceux-ci acquièrent également, par le procédé d'étirage ci-dessus, particulièrement applicable à la fabrication de ces tuy- aux de grandes dimensions, une texture tout-à-fait avan- tageuse qui rend leur remploi tout particulièrement pré- cieux comme fond de chaudière ou pour d'autres usages.
Ceci dit, nous déclarons considérer comice étant de notre invention et revendiquer :
1 .- Un tuyau pour canalisations à haute pres- sion, en particulier de dimensions aussi grandes que celles des canalisations de turbines, caractérisé en ce qu'il est produit par un procédé d'étirage à chaud (com- portant l'emploi de Mandrins et de bagues d'étirage) en partant d'une plaque dont la texture a été resserrée-par exemple par laminage-, le fond de la pièce étirée formé par l'extrémité antérieure du mandrin d'étirage,' étant transformé en bride de fixation après enlèvement de la partie médiane de ce fond.
2 .- Un tuyau selon 1, caractérisé en ce que, à celle des extrémités du tube qui reste ouverte lors de l'étirage du corps tubulaire, on forme une bride d'assem- blage en ne faisant pas passer la pièce de travail com- plètement au travers de la dernière bague d'étirage, ou de la dernière série de bagues d'étirage.
3 .- Un tuyau pour canalisations à haute pres- sion, fabriqué par un procédé d'étirage à chaud, caracté- risé en ce qu'il est formé de, deux longueurs de tuyaux établies selon 1 ou selon 2, et munies de brides à l'une.
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de leurs extrémités, les parties du fond de l'ouvrage qui tombent comme déchets pouvant être utilisées d'une manière particulièrement avantageuse.
4 .- Un tuyau pour canalisations à haute pres- sion, fabriqué par un procédé d'étirage à chaud, carac- térisé en ce qu'il est composé de deux longueurs de tuy- aux fabriquées selon 1 ou selon 2, et munies de brides aux deux extrémités, les brides jointives du tuyau dou- ble ainsi formé pouvant être réunies entre elles par des manchons à retrait, des manchons taraudés où des organes analogues.
5 .- Un procédé pour la fabrication de tuyaux, selon 1 et 2, caractérisé en ce que la formation des deux. brides extrêmes s'effectue en une même opération, en même temps que la fabrication du corps tubulaire l'extrémité fermée du récipient étant ouverte par mandrinage après enlèvement du milieu du fond et ce après que 'la bride à l'extrémité ouverte du corps étiré a été formée par le - centre de la pièce formant le fond, passage incomplet de la pièce au travers de la dernière bague d'étirage.
6 .- Un appareil pour la fabrication de tuyaux selon 1 à 4, caractérisé en ce que les mandrins d'étirage employés sont, tous ou en partie exécutés en plusieurs pièces et divisés dans le sens de la longueur, les sur- faces de contact entre les parties longitudinales du man- drin étant divisées de telle sorte, en forme de coin, que par déplacement longitudinal des parties les unes par rap- port aux autres, le contour du mandrin soit réduit.