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"PROCEDE ET MACHINE POUR LA FABRICATION DE TUBES "
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de tubes par soudure des bords d'une tôle,
Il est connu de réaliser un tube en oourbant une tôle suivant un cylindre et en soudant ensuite les bords de cette tôle courbée qui sont dirigés suivant une génératrioe de ce cylindre.
.. Suivant l'invention, on enroule une tôle obliquement sur un noyau et on soude les bords,
Si on désire réaliser un tube cylindrique, on enroule une tôle à bords parallèles sur un noyau cylindrique avant de souder les bords de la tôle enroulée.
Si on désire réaliser un tube oonique, on enroule sur un noyau oonique une tôle dont les bords font un angle en rapport avec l'angle d'ouverture du noyau et on soude en- suite les bords de la tôle enroulée,
Pour provoquer l'enroulement de la tôle sur le noyau, on pourrait entraîner la tôle autour du noyau maintenu fixe
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mais on préfère rendre la tôle solidaire du noyau et faire , tourner cel@@-ci. La tôle peut avantageusement être rendue solidaire du noyau par serrage sur celui-ci avant que la sou- dure dé ses bords non jointifs soit effectuée.
L'invention a également comme objet une machine fa- cilitant la réalisation du procédé suivant l'invention,
Cette machine comporte un noyeau rotatif et au moins un rouleau de cintrage entre lesquels la tôle est entraînée.
Pour faciliter l'enroulement de la tôle, la machine' comporte avantageusement un guide latéral pour le bord de la tôle, susceptible d'être déplacé à la main de façon que la tôle à enrouler conserve, par rapport à l'axe du noyau, l'in- alinaison qu'elle doit avoir pour que ses bords adjacents restent sensiblement parallèles l'un à l'autre. Il est à remarquer à ce sujet qu'il ne suffit pas de donner à la tôle l'inclinaison désirée avant le commencement de l'enroule- ment parce qu'au cours de l'enroulement la tôle peut changer d'inclinaison pour diverses raisons.
Dans le but de faciliter le dégagement du noyau dans le cas où. la machine comporte au moins un rouleau de cintra- ge dont l'axe est au-dessus de l'axe de noyau et au moins un rouleau de cintrage dont l'axe est en-dessous de l'axe du noyau, on prévoit de monter le rouleau de cintrage qui est au-dessus du noyau, à chaque extrémité dans un palier qui peut être écarté du noyau et qui porte un étrier passant à une certaine distance en-dessous du noyau quand le rouleau de cintrage au-dessus de celui-ci est dans sa position de travail.
D'autres particularités et détails de l'invention ap- paraîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation d'une machine suivant l'invention.
La figure 1 est une vue en élévation d'une machine
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suivant l'in@ention.
La figure 2 est, à plus grande échelle, une vue d'une des extrémités de cette maohibe après coupe suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue semblable de l'autre extré- mité de cette machine après coupe suivant la ligne III-III de la figure 1.
La figure 4 est une vue en plan, à la même échelle que les figures 2 et 3, du noyau servant à l'enroulement de la tôle ainsi que de la table et du guide au contact des- quels la tôle à enrouler passe avant son enroulement.
La figure 5 est une représentation schématique en plan de quelques éléments d'une maohine servant à enrouler une,tôle à bords non parallèles sur un noyau conique.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
La machine représentée aux dessins comporte un ar- bre 2 mis en rotation, par exemple, par l'intermédiaire d'une roue dentée 3 oalée sur lui et actionnée par un pi- gnon moteur non représenté.
Sur cet arbre 2, on enroule une tôle 4 suivant une hélioe, Cet arbre sert donc de noyau à la tôle enroulée en hélice,
Pour effectuer l'enroulement, on rend la partie de la tôle déjà enroulée solidaire du noyau 2 en la serrant sur ce noyau, par exemple, au moyen de oolliers tels que 5 oom- portant un sabot 5a qu'on peut appliquer fortement sur la tôle enroulée en agissant sur un volant 6 solidaire d'une vis 7 appuyant oontre ledit sabot 5a. Ce serrage est rendu possible grâce au fait qu'au cours de l'enroulement en hé- lioe de la tôle, on a laissé subsister un léger jeu 8 entre les bords de la tôle enroulée.
La tôle est foroée à s'enrouler sur le noyau 2
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pendant la rotation de celui-ci, grâce à trois rouleaux de cintrage tels que 9, 10 et 11. Ces rouleaux sont maintenus à une distance du noyau 2 égale à l'épaisseur de la tôle.
Leur position est réglable de façon à pouvoir s'adapter au travail de tôles d'apaisseurs différentes ainsi qu'à l'emploi de noyaux de diamètres différents en vue de réa- liser des tubes de diamètres différents.
L'axe du rouleau de cintrage supérieur 9 est à peu près dans le plan vertical de l'axe du noyau 2, La varia- tion de distance entre le rouleau 9 et l'axe du noyau 2 est effectuée dans un plan vertical par des moyens qui seront décrits plus loin. Quant aux rouleaux de cintrage 10 et 11, ils ont leur axe situé en-dessous de l'axe du noyau 3 et à une distance relativement grande du plan vertical passant ,par ce dernier axe.
Ces rouleaux de cintrage 10 et 11 sont montés dans des paliers 12 dont la position verticale et la distance par rapport au plan vertical passant par l'axe du noyau peuvent être déterminés au moyen de oales inférieures et latérales interposées entre le palier et le bâti de la ma- chine. Les paliers 12 peuvent être soulevés par des vérins pour permettre le remplacement aisé des cales inférieures destinées à fixer leur position en hauteur. Ces paliers peuvent être rapprochés du plan vertical passant par l'axe du noyau pour faciliter le remplacement des cales latérales destinées à fixer leur distance à ce plan vertical, grâce à des vis 13 vissées dans le bâti et qu'on peut mettre en rotation en agissant sur des volants 14.
En supposant que le noyau tourne dans le sens de la flèche X, la tôle à enrouler passe d'abord entre le noyau 2 et le rouleau de cintrage supérieur 9, puis entre le noyau 2 et le rouleau de cintrage 10. La distance angulaire entre le s axes des deux rouleaux de cintrage 9 et 10 est
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plus petite que 1200 de façon à éviter que la tôle puisse bailler autour du noyau 2.
Avant de passer entre le noyau 2 et le rouleau de cintrage supérieur 9, la tôle à enrouler 4 glisse au contact d'une table horizontale 30, La tôle 4 est mainte- nue au contact de la table 20 grâce à des guides tels que 21 placés à faible distance de la table. Ces guides sont rendus solidaires les uns des autres par l'intermédiai- re de pièces telles que 22 fixées d'une façon quelconque à la table 20.
Pour faciliter l'enroulement de la tôle, surtout lorsque celle-ci est de forte épaisseur,on peut avantageu- sement étouffer la tôle avant son introduction entre le noyau 2 et le premier rouleau de cintrage. Un chauffage suffisant peut aisément être réalisé par le passage de la tôle dans la flamme de brûleurs à gaz.par exemple des
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6otf t brûleurs à gaz sous pression ou par 5 passage dans un pe- tit four électrique disposé près du noyau 2.
Au cours de l'enroulement , la tôle à enrouler 4 peut tendre à changer d'inclinaison par rapport à l'axe du noyau 2, Généralement,la tôle tend à modifier sa di- rection de façon à devenir perpendiculaire à l'axe du noyau 2, La tôle peut facilement être maintenue suivant l'inclinaison convenable en la faisant passer au contact d'un galet à axe vertical 23 monté sur un chariot 24 qu'on peut déplacer le long dune crémaillère 25 parallèle à l'axe du noyau ,en faisant rouler sur cette crémaillère un pignon 26 solidaire d'une manivelle 27, Ce chariot sert dont de guide à la tôle 4 de façon à maintenir celle- ci suivant l'inclinaison voulue, La poussée qu'il subt de la part de la tôle 4 tend à 1'éloigner de l'axe du noyau 2.
Pour éviter cet éloignement, on a prévu une flaque 28 contre laquelle il bute latéralement, cette butée est réalisée par
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l'intermédiaire de galets à axe vertical 29 portés par le chariot 24.
Si, pour une raison quelconque, par exemple par suite d'une surépaisseur le long d'un bord, la tôle ne ten- dait plus à se mettre perpendiculairement à l'axe du noyau, on cesserait de faire avancer le chariot 24. On peut même prévoir sur ce chariot un deuxième galet semblable au galet 23 mais disposé de l'autre côté de la tôle de façon qu'en faisant reouler le chariot on puisse maintenir suivant l'in- clinaison convenable une tôle qui tendrait à se diriger parallèlement à l'axe du noyau.
A chaque tour du noyau 2, les différentes spires déjà enroulées sur ce noyau repassent entre le noyau et les différents rouleaux de cintrage . Ce repassage au contact des rouleaux de cintrage a comme effet de rabattre convena- blement les bords des spires contre le noyau. On constate, en effet, en pratique, que lorsqu'une spire n'est passée qu'une fois au contact des rouleaux de cintrage, ses bords sont légèrement écartés du noyau.
Au cours de l'enroulement, la tôle à enrouler 4 subit un mouvement relatif de translation par rapport à l'axe du noyau, Le dispositif d'alimentation en tôles doit dont être prévu de façon à permettre ce déplacement. On peut toutefois réaliser l'enroulement de la tôle en hélice sans déplacement latéral de la tôle à enrouler, en déplaçant la machine suivant l'axe du noyau au fur et à mesure de l'en- roulement, la machine représentée est montée à cet effet sur des roues 30 qui peuvet rouler sur des rails 31 parallèles à l'axe du noyau 2.
Pour le sens de rotation du noyau 2 adopté (flèche X ) la machine doit donc être déplacée dans le sens de la flèche Y au cours de l'enroulement, Ce déplacement doit être commandé positivement pour empêcher que la tôle à
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enrouler 4 ne vienne se placer perpendiculairement à l'axe du noyau 2, Ce déplacement peut d'ailleurs être commandé par le même moteur que celui qui commande la rotation du noyau 2.
Dans la maohine représentée aux figures 1 à 4, étant donné que la crémaillère 25 est solidaire du bâti, il y a lieu, au cours du déplacement de la maohine dans le sens de la flèche Y, de déplacer le chariot 24 par rapport à la oré- maillère 25 de façon que ce chariot reste immobile dans l'espace.
En principe, lorsque la machine est mobile, le guide latéral de la tôle à enrouler constitué par le galet 23, pourrait être fixe. Mais en pratique, on préfère cependant le rendre mobile afin de pouvoir maintenir exacte l'inclinai- son de la tôle à enrouler 4 par rapport à l'axe du noyau 2,
Lorsque l'enroulement de la tôle a été effectué sur une longueur correspondant à peu près à la distance entre les montants 32 et 33 du bâti, le dégagement du noyau peut être
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4 facilitée après dë'sspage du collier 5, en écartant les rou- leaux cintrage tôle enroulée.
1 leaux ointrage la tôle enroulée.
Dans machine représentée(1ires cet éoar- Dans la machine représentée figures cet écar- tement est réalisé de la façon suivante :
Le rouleau de cintrage supérieur 9 est monté à chaque extrémité dans un palier 34 qui peut être écarté du noyau 2.
A cet effet, ce palier peut être entraîné par une vis vertica- le .35 suivant l'axe de celle-ci quand on fait tourner cette vis dans une partie taraudée 36 du bâti. La vis 35 porte un pi- gnon 37 à denture allongée, ce pignon peut être mis en rota- tion par l'intermédiaire d'un autre pignon 38 oalé sur un arbre
39 portant un pignon conique 40. Celui-ci engrène avec un calé autre pignon conique 41/sur un arbre 42 qu'on peut faire tourner en agissant sur un volant 43.
Le soulèvement des paliers 34 a comme effet de sup-
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primer tout contact entre le rouleau de ointrage supérieur 9 et la tôle enroulée sur le noyau 2.
Pour supprimer tout contact entre la tôle enroulée et les rouleaux de cintrage 10 et 11, on a imagine de soule- ver le noyau 2 pendant qu'on continue à soulever les paliers 34 du rouleau de cintrage supérieur 9.
A cet effet, un des paliers 34 ( celui de droite à la figure 1) porte un étrier 44 passant à une certaine distance en-dessous du noyau 2 quand le rouleau de cintrage supérieur 9 est dans la position de travail. Dès que les paliers 34 ont été soulevés de cette distance, l'étrier 44 vient en contact aveo le noyau 2 et celui-ci accompagne le palier 34 voisin dans son mouvement ascensionnel.
L'autre palier 34 ( celui de gauche à la figure 1 ) entraine le noyau 2 par un moyen qui, en principe, est sem- blable à celui qui vient d'être décrit, mais qui, dans la forme de réalisation représentée, est un peu différent.
Une pièce 45 est solidaire du palier de gauche de la figure 1 et d'un cadre 46 qui peut coulisser verticalement dans une partie fixe 47. Ce oadre porte une poulie 48 dont le rôle sera expliqué plus loin. Lorsque le rouleau de cintrage supérieur 9 est dans la position de travail, la partie supé- rieure de cette poulie 48 se trouve en-dessous de la tôle enroulée à la même distance que la partie inférieure de l'étrier 44 se trouve du noyau 2, Le cadre coulissant 46 et la poulie 48 jouent donc également le rôle d'un étrier et soulèvent la noyau 2 dans les mêmes conditions que l'étrier 44.
Les étriers 44 et 46 sont de position réglable par rap- port aux paliers 34 de façon à permettre un réglage de la dis- tance entre l'axe du rouleau supérieur 9 et l'axe du Noyau. 2.
Lorsque les rouleaux de cintrage sont écartés du noyau, la tôle enroulée s'écarte aussi légèrement du noyau par suite de son élasticité. Pour opérer le dégagement du noyau, il suffit
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dont. d'empêcher la tôle enroulée de se déplacer en sens in- .verso de la floche Y quand on opère le' recul de la machine.
Pour cela, pendant ce recul on fait avancer la tôle enroulée par rapport à la machine d'une quantité égale au recul de celle- ci.
Cet avancement, de la tôle enroulée pourrait être effectué dans ce cas, comme représenté, en pinçant la tôle enroulée en- tre deux mâchoires constituées par exemple par deux poulies 48 et 49 et en faisant tourner au moins une de celles-ci, par exem- ple,, la poulie 48, à. l'aide d'une manivelle 50, La poulie 49 est portée par un arbre 51 mobile verticalement dans le cadre 46 sous la commande d'une vis 52 mise en rotation par un volant 53.
La force aveo laquelle la tôle enroulée est pincée entre les poulies 48 et 49 doit être suffisante pour assurer l'en- traînement de la tôle au cours de la rotation de la poulie 48 mais ne peut cependant pas atteindre une valeur telle que la tôle soit serrée sur le noyau 2.
Dans le cas où la maohine recule pour opérer le dégage- ment du noyau, on pourrait empêcher le recul simultané de la tôle enroulée au moyen de mâchoires fixes formant un étau dans lequel la tôle enroulée serait serrée, à condition que oes mâ- ohoires soient portées par un bâti qui ne recule pas avec le reste de la machine,
La soudure des bords de la tôle enroulée en hélice pour- rait, en principe, être effectuée au fur et à mesure de lien- roulement, à condition que oelui-oi soit suffisamment lent, mais il est à noter, qu'en pratique, on préfère n'effectuer la soudure des bords de la tôle enroulée qu'après que celle-ci est dégagée de la machine.
La soudure ,dans ces conditions est plus facile parce que la tôle n'est pas refroidie au contact du noyau, En outre, le serrage de la tôle sur le noyau au moyen du collier 5 ainsi que l'entraînement axial de la tôle par rapport au noyau grâce aux poulies 53 et 54, sont rendus pos-
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sibles tant que le jeu 8 existe entre les bords en regard de la tôle enroulée.
Enfin, si la tôle était soudée pendant qu'elle est enroulée sur le noyau, le dégagement de oelui-ci serait beaucoup plus difficile par suite du frottement important se produisant au cours de ce dégagement, Pour faciliter induire le noyau d'un corps gras mais celui-ci pourrait oelui-oi, on pourrait/nuire à la qualité de la soudure.
Lorsque la tôle est enroulée sur le noyau jusque contre le montant 33 du bâti, la longueur dont on déplace axialement la tôle par rapport au noyau est telle qu'au cours de l'opération subséquente d'enroulement* la tôle déjà en- roulée passe encore plusieurs fois au contact des différents rouleaux de cintrage afin de rabattre sur le noyau les bords de la tôle qui, sans cela, resteraient légèrement écartés de ce noyau.
Au lieu de réaliser des tubes cylindriques, on pourrait également réaliser des tubes coniques. Il suffirait pour cela, comme représenté schématiquement à la figure 5, d'enrouler air un noyau conique 2' une tôle 4' dont les bords 4'a et 4'b, au lieu d'être parallèles, font entre eux un angle égale à l'angle au sommet du cône formant le noyau.
Les rouleaux de cintrage tels que le rouleau 10' sont égale- ment dans ce cas des rouleaux coniques ayant le même angle au sommet. Au cours de l'enroulement, l'inolinaison de l'axe longitudinal de la tôle varie constamment, Un chariot sem- blable au chariot 24 des figures 1 à 4 peut avantageusement être employé pour maintenir les borde adjacents sensible- ment parallèles. Etant donné que l'inolinaison de la tôle à enrouler ohange constamment en même temps que la largeur de tôle qui s'enroule, le déplacement du chariot qui sert de guide à la tôle se fait suivant une loi plus oompliquée quf, dans le cas de l'enroulement un hélice d'une tôle à bords parallèles sur un noyau cylindrique.
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La longueur des tubes coniques qu'on peut fabriquer de cette façon est évidemment limitée à la distance entre les mon- tants de la machine.
Il est.évident que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution des éléments intervenant dans sa réalisation, sans sortir de la portée du présent brevet.
Ainsi, il va de soi, que le nombre des rouleaux de cintrage peut être différent de trois, La commande de l'éoartement de ces rouleaux par rapport au noyau 2 peut être réalisée autrement que de la façon décrite ci-dessus.
Le moteur qui provoque la rotation du noyau 2 pourrait, au lieu de commander en même temps le déplacement de la machine des figures 1 à 4 en fonotion de la rotation du noyau, oommander le déplacement du chariot 24 en fonc- tion de cette rotation.
La rotation de la tôle ne doit pas nécessaire- ment être oommandée par le noyau sur lequel elle s'enroule, cette rotation pourrait, par exemple, être commandée par une poulie entourant la partie de la tôle enroulée et dont le moyeu serait suoeptible d'être serré sur la tôle.
Le déplacement du chariot 24 pourrait être réa- lisé autrement que de la façon représentée, par exemple, en enroulant sur un treuil solidaire du chariot un câble attaché au bâti de la maohine,
On peut prévoir également que le moteur aotion- nant la maohine puisse être commandé de l'endroit où se trou- ve l'ouvrier surveillant le fonctionnement de la machine, par exemple, par l'intermédiaire d'un circuit-relais dans le cas d'un moteur électrique. De ce fait, l'ouvrier pourrait arrê- ter instantanément la machine s'il constatait, pour une raison
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ou l'autre, une irrégularité dans l'enroulement.
Le rouleau de cintrage supérieur peut être monté de façon à être pressé vers le noyau par l'intermédiaire d'un fort res- sort lui permettant oependant de s'écarter du noyau dans le cas où une surépaisseur quelconque viendrait à passer entre le noyau et les rouleaux de cintrage.
Au lieu de rouleaux de cintrage s'étendant d'une manière continue sur toute la longueur utile du noyau, on pourrait u- tiliser avantageusement des galets juxtaposés sur un arbre.
Dans ce cas , en cas d'avarie locale à l'organe de cintrage, il suffirait généralement de remplacer un seul galet au lieu de remplacer un rouleau antier.
L'emploi de galets est spécialement intéressant dans le cas d'enroulement d'une tôle sur un noyau conique. En effet, dans ce cas, au lieu d'employer des rouleaux de cintrage de conicité semblable à celle du noyau, on peut utiliser avanta- geusement des galets montés librement sur un arbre dont on peut faire varier l'inclinaison de façon à maintenir sa direc- tion parallèle à la génératrice du noyau contenue dans le plan de l'axe de l'arbre en question et de l'axe du noyau.
Quel que soit le genre d'enroulement, les galets en ques- tion ont de préférence une surface périphérique bombée. Une surface de ce genre est cependant spécialement recommandable dans le cas de l'enroulement sur un noyau conique parce qu'elle a comme effet d'annuler à peu près complètement le frottement entre la tôle et les galets.
Il est à remarquer également qu'au lieu d'avoir une file de galets s'étendant sur toute la longueur du noyau pour chaque organe de cintrage, on pourrait n'avoir que quelques galets s'étendant sur une longueur correspondant à la largeur de la tôle qui s'enroule. Dans ce cas, ces galets devraient être montés sur un équipage susceptible de leur imprimer un mou- vement axial relatif par rapport au noyau.
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L'invention permet de réaliser, d'une manière économique, des tubes pouvant notamment servir à la distribution du gaz.
Grâce à l'invention, on peut réaliser des tubes de n'importe quel diamètre dont l'épaisseur est en rapport avec ce diamètre.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé de fabrication de tubes par soudure des bords d'une tôle, caractérisé en ce qu'on enroule une tôle obliquement sur un noyau et en ce qu'on soude les bords.