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BREVET D'INVENTION " TUBE METALLIQUE ET PROCEDE ET APPAREIL POUR SA FABRICATION ".
La présente invention est relative à la fabrica- tion des tubes, en particulier de ceux faits à partir d'une bande unique de métal et dont la paroi est à plusieurs couches.
Un tube de ce genre peut être fait en tirant une bande de métal dans des rouleaux de conformation, puis en faisant passer celle-ci, d'un mouvement, continu dans une ou plusieurs zones chauffées où elle peut être soudée sur elle-même en y appliquant un métal de soudure à point de fusion relativement bas. Un métal de ce genre peut compor- ter un alliage de plomb et d'étain tel que celui appelé couramment "soudure". Le mouvement de la bande à travers les rouleaux de conformation du tube peut être relativement rapi-
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de, mais il est possible de souder le tuoe avec ui. métal à point de fusior. bas de ce genre, malgré ce déplacement relativement rapide.
Toutefois, lorsque l'on désire souder le tube avec du métal autre que de la soudure telle qu'on l'a dé- finie ci-dessus, la durée de l'opération de chauffage peut être plus longue. Il en résulte qu'une machine à for- mer les tubes est susceptible de débiter des tubes à une vitesse beaucoup plus grande que ceux-ci ne peuvent être soudés par traitement thermique. Ceci est vrai lorsque le métal de soudure du tube a un point de fusion relativement élevé, comme cela est le cas du cuivre, des alliages de cuivre tels que le métal de brasage, d'un alliage cuivre- nickel, d'un aliiage argent-cuivre ou autres métaux.
En conséquence, pour le bon rendement il convient de faire le tube au moyen d'une machine à former les tubes et de constituer une avance de tubes conformés, mais non soudés qui sont ensuite soudés par une opération de soudure plus lente, impliquant les métaux à point de fusion plus élevé.
De cette façon ,une machine unique à former des tubes peut être susceptible de faire suffisamment de tubes pour main- tenir en activité plusieurs dispositifs ou fours de sou- dure dans lesquels les tubes formés sont soumis au traite- ment thermique de soudure. Toutefois, pour réaliser cela et obtenir un produit fini, de qualité supérieure, il est bon que le tube soit en un métal tel qu'il conserve de lui.- même la forme qui lui a été donnée avant que ses parties soient réunies les unes aux autres par le métal de soudure.
En conséquence, la présente invention est relative à la réali- sation d'untube de ce genre, qui conserve sa forme, avant qu'il soit soudé ainsi qu'à une machine et à un procédé pour
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la fabrication de ce tube.
Sur les dessins annexés :
Les figures 1, lA et 1B sont des vues en plan d'une machine à conformer les tuoes, selon la présente invention, les différentes vues de la machine représen- tant des parties de machine qui sont disposées normale- ment dans le prolongement les unes des autres.
Les figures 2 et 2A sont des vues en élévation de côté de la machina.
Les figures 3 à 21 incluses sont des vues en coupe montrant les formes successives prises par la bande à mesure qu'elle est conformée pour donner un tube et mon- trant différentes parties des rouleaux de conformation comme suit :
La figure 3 est une coupe d'une paire de rouleaux suivant la ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1.
Les figures 5,6 et 7 sont des coupes de rou- leaux analogues, suivant les lignes 5-5 , 6-6 et 7-7 de la figure 1.
La figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure lA.
Les figures 9, 10, 11 sont des coupes de rou- leaux analogues, suivant les lignes 9-9,10-10 et 11-11 de la figure lA.
La figure 12 est une coupe suivant sensiblement la ligne 12-12 de la figure lA.
Les figures 13, 14, et 15 sont des coupes de rou-- leaux analogues, faites suivant les lignes de coupe cor- respondantes de la figure lA..
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La figure 16 est une coupe suivant la ligne 16-16 de la figure lA.
Les figures 17, 18 et 19 sont des coupes de rou- leaux analogues, suivant les lignes correspondantes de la figure 1B.
La figure 20 est une coupe suivant la ligne 20-20 de la figure 1B.
La figure 21 est une coupe suivant la ligne 21-21 de la figure 1B.
La figure 22 est une coupe à plus grande échelle montrant plus en détail la conformation du tube au cours d'un stade de sa fabrication.
La figure 23 est une vue à plus grande échelle du tube terminé.
La matière 1 en forme de bande peut être tirée de sur une bobine d'alimentation 2 au moyen de deux rou- leaux 3 et 4 ayant la forme voulue pour biseauter les bords de la bande, comme on le voit sur la figure 3. On peut ensuite tirer la bande dans une paire de rouleaux 5 et 6 qui, comme on le volt sur la figure 4, courbent cette ban- de ie long de l'un de ses bords, comme cela est représenté en A et qui peut également amorcer une courbe sur le bord opposé de la bande,ainsi que cela est représenté. Cette partie courbée A doit devenir finalement une partie de la couche extérieure du tube. Ce bord courbé de la bande est, de préférence, maintenu fixement pendant la plus grande partie de la conformation ultérieure du tube.
Ainsi que cela ressortira de la description qui va suivre, le tube est conformé d'abord en roulant la bande transversalement, en partant du bord opposé à la partie courbée A.
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On remarquera qu'il y a une ligne de pliage B (fi- gure 4), réunissant la partie courbée A et le corps de la bande. Pour la commodité de la description de l'invention qui va suivre, le bord de la bande opposé au bord courbé A est désigné par C et la partie intermédiaire entre B et C est désignée par D.
On peut alors conformer davantage la bande en la faisant passer dans un jeu de rouleaux dans lequel se trou- vent trois séries de chacune trois rouleaux. Certains de ces rouleaux sont en regard les uns des autres, comme on le voit sur la figure 2, trois rouleaux 10 se trouvant au- dessus de la bande et trois rouleaux en regard 11 au-dessous de la bande. Les mots "au-dessus" et "au-dessous" ne sont donnés que pour la commodité de la description et ne doi- vent pas être considérés comme limitatifs. Trois autres rouleaux 12 (figure 1) sont de préférence placés sur des axes perpendiculaires aux axes des rouleaux 10 et 11 et ils sont placés de façon à porter contre le bord C de la bande. On peut voir, en se reportant aux figures 5, 6 et 7, la forme de ces rouleaux.
Les rouleaux 10 et 11 ont des for- mes qui coopèrent ; par exemple, une nervure 13 sur chacun des rouleaux 10 et une cavité coopérante 14 dans chacun des rouleaux 11. Ces rouleaux ainsi conformés serrent la partie A et la maintiennent solidement. Les trois rouleaux 12 sont rainurés, comme représenté en 15, et, en se re- portant aux figures 5, 6, 7, on voit que les trois rou- leaux provoquent l'augmentation progressive de la courbure du bord C de la bande. Les rouleaux 10, 11 et 12 peuvent être fous, tandis que les rouleaux de plus grande dimension tels que 5 et 6 peuvent être actionnés.
La bande peut alors passer
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dans une paire de rouleaux 16 et 17; ceux-ci peuvent être ac- tionnés et ont une forme appropriée, tel que représenté en 8 , pour serrer la bande et ils peuvent, en outre, courber davantage le bord C. La bande peut ensuite passer dans un autre jeu de rouleaux comprenant trois rouleaux analogues 18 trois rouleaux disposés en regard 19 (figure 2) et trois rouleaux 20 disposés perpendiculairement aux précédents.
Tous ces rouleaux peuvent être fous. Ce jeu de rouleaux est analogue au jeu. de rouleaux 10, 11 et 12 et il fonc- tionne de la même façon. Comme on le voit dans les vues en coupe (figures 9,10 et 11) les rouleaux 18 et 19 ser- rent la bande et, en particulier,la partie A au moyen de saillies 21 portées par les rouleaux 18 coopérant avec des cavités 22 des rouleaux 19. Les rouleaux 20 augmentent suc- cessivement la courbure de la partie C. Comme on le voit sur les figures 10 et 11, le bord C peut être roulé contre ou dans une partie découpée 23 des rouleaux 18.
On peut alors faire passer la bande dans une autre paire de rouleaux 25 et 26 qui peuvent être des rouleaux entraîneurs et qui, comme cela est représenté sur la figure 12, ont la forme voulue pour serrer la bande et l'entraîner longitudinalement. La bande peut alors passer dans d'autres rouleaux qui peuvent constituer une série et qui sont dis- posés de la même façon que la série de rouleaux 10, 11 et 12; cette série comporte les rouleaux en regard 27 et 28 et des rouleaux 29 dont les axes sont perpendiculaires à ceux des rouleaux 27 et 28.
En se reportant aux figures 13,14 et 15, on voit que les rouleaux 27 et 28 serrent la bande, en particulier la partie A et que les rouleaux 29 augmentent
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successivement le roulage du bord opposé jusqu'à ce que la partie C soit coulée sur plus de 3600 avec la partie D commençant à rouler autour de la partie C. En fait, comme on le voit sur la figure 15 , la partie D a été enroulée autour de la partie intérieure C sensiblement sur 180 . On remarquera que les axes des rouleaux 12 et 20 peuvent être tous en alignement mais les rainures de ces rouleaux de- viennent de moins en moins profondes de façon à tenir compte de la diminution d'épaisseur de la largeur totale de la bande.
Toutefois les rouleaux 29 , comme on le voit en particulier sur la figure 1, peuvent être disposés de telle façon que leurs centres se rapprochent progressivement de la bande de matière.
La bande peut 'alors passer dans une paire de rou- leaux 30 et 31 qui peuvent avoir, en section transversale, la forme 'représentée sur la figure 16. La bande est encore serrée sur la partie A et en ce point la partie D est en- roulée sur la partie C et la ligne de pliage B peut être ramenée au contact de la partie de C qui se trouve en des- sous. Ces rouleaux peuvent également être des rouleaux en- traîneurs. La conformation particulière du tube en ce point est importante et cette forme est représentée schématique- !fient sur la vue à plus grande échelle de la figure 22. Les pièces jouent un rôle important lorsqu'elles sont dans cette position, comme cela est représenté sur la figure 2, de même que lorsque l'on travaille le métal pour terminer le tube .
Toutefois, avant d'entrer dans le détail sur ce point, on va décrire le reste des opérations et du mécanisme decon- formation définitive du tube. Lorsque la bande passe dans les rouleaux 30 ou 31, elle peut ensuite passer dans un jeu de rouleaux comprenant trois rouleaux 32 et trois rouleaux op-
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posés 33.
La première paire de rouleaux serre le tube, com- me on le voit sur la figure 17, et commence à rabattre la partie A autour de la couche intérieure constituée par la pertie C, en pliant le métal en B,. Comme on le voit sur la figure 18, la partie A est ensuite mise en place et, comme représenté en 19, le tube est sensiblement terminé, les rouleaux soumettant celui-ci à une pression. qui fait que le métal se déporte entre les bords extrêmes de la matière qui sont maintenant voisins.
Le tube est alors sensiblement à sa forme définitive quoiqu'on puisse le faire passer dans d'autres rouleaux qui peuvent être des rouleaux entraîneurs 34, 35, et 36, 37 servant à faire avancer letube et le soumettant à une pression supplémentaire de façon à terni- ner sa mise en forme. Le tube apparait alors sensiblement comme représenté sur la figure 23 et il a sa forme défini- tive, sauf que les parties métalliques n'ont pas été sou- dées les unes aux autres , par exemple au moyen de métal de soudure fondu ou moyen analogue.
En revenant à la figure 22, on y voit qu'on a tra- cé diamétralement un trait mixte. La partie D s'adapte sur la partie C jusqu'à la pliure B en un puint plus exactement détermin par le point de contact X. Ce point qu'on voit sur la figure 22 se trouve en dessous du diamètre. En con- séquence, la partie D recouvre la partie C entre le point X et le bord extrême de la partie C, sur plus de 1800 . En d'autres termes, il y a plus de 1800 depuis le point'X jus- qu'au peint Y.
En conséquence, la partie D est Bloquée au- tour de la partie C, de sorte que, pour dégager les par- ties l'une de l'autre, il faudrait nécessairement faire flé- chir vers l'extérieur le métal de la partie D pour déplacer
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ses extrémités situées en X et Y au-delà d'un diamètre.
Par suite, sous cette forme le tube ne se déforme pas et ne se déroule pas. Comme la partie A est conformée à sa for- me définitive, on obtient, le même résultat en pliant le mé- tal en B, sensiblement autour du point de pivotement en X, étant donné que la courbure de la partie A est déjà sensible- ment celle de sa forme définitive. Ceci constitue, en fait, un traitement à froid du métal suivant le pli B avec ce résultat qu'il est durci et rendu rigide. Lorsque la partie A est finalement mise en place, elle reste dans cette posi- tion grâce au Létal rigide du pli B.
En d'autres termes, si l'on considère le tube terminé, conne on le voit sur la figure 23, la couche ex- térieure comporte les parties D et A réunies l'une à l'autre en B. La partie D de la couche extérieure entoure la couche intérieure sur plus de 1800, de sorte qu'elle est bloquée sur la couche intérieure. La partie A est amenée à serrer la couche intérieure du fait qu'elle a été préalablement conformée à la courbure voulue et du fait que le métal a été durci en B, métal qui du fait qu'il e été travaillé à froid a une plus grande rigidité servant à maintenir la partie A de la couche extérieure étroitement en prise sur la couche intérieure qui se trouve au-dessous.
Le tube ainsi conformé peut être fait à vitesse relativement grande, coupé en tronçons de longueur voulue et plus ou moins emmagasiné jusqu'à ce qu'il soit finalement terminé par traitement thermique. La bande à partir de laquelle le tube est fait peut, par exemple, être munie primitivement d'un recouvrement ou d'un placage en cuivre ou autre métal, comme indiqué ci-dessus et, après qu'elle a été conformée en donnant le tuoe, on peut faire passer ce- lui-ci dans un four à température suffisante pour fondre le
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cuivre et dans lequel, de préférence, on maintient une atmosphère réductrice.
Le tube peut être manutentionné et transporté et, en fait, peut être plus ou moins soumis à la flexion au cours de cette manutention après qu'il a été conformé et avant d'être soudé, les couches du tube restent, cependant, effectivement en place sans se séparer, en d'au- tres termes sans qu'il y ait de déroulement. On peut égale- ment faire remarquer que la partie D qui se tient d' elle-même sur la partie C pour la même raison, empêche la couche inté- rieureconstituée par la partie C de se dérouler ou de de- venir- lâche en s'écartant de la partie D.
Bien que l'invention convienne particulièrement pour la fabrication de tubes du genre en question qui doi- vent être manutentionnés et plus ou moins être mis en ma- gsi- entre l'opération de conformation et l'opération, de soudure il est bien entendu que l'invention n'est pas li- mitée à cette application car le tube,le procédé etla ma- chine permettant de le fabriquer, peuvent être utilisés que le tuoe soit ou non finalement soudé au moyen d'un métal fondu et quoique soit le moment où il l' est.
Le tupe, sous sa forme définitive, même sans être soudé au moyen de mé- @l fordu est capable de résister à un couple de torsion considérable et, par suite, peut être utilisé pour certaines applications mécaniques sans être soudé.