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"PROCECE ET MACHINE POUR LA FABRICATION DE TUBES METALLIQUES"
Il est usuel de fabriquer des tubes métalliques à par- tir de tôles, en constituant des cylindres au moyen de machines à rouler et en assemblant les bords soit par rivetage, soit par soudure. Ce prooédé offre l'inconvénient de ne permettre qu'une gamme de fabrication assez limitée, du fait des difficultés qu'il y a à enrouler des tôles à un faible diamètre; de toute manière, ledit procédé ne permet que l'obtention d'éléments de tuyaux courts qui doivent être assemblés entre eux. Les opérations sont discontinues et nécessitent une main-d'oeuvre spécialisée importante, d'ou un prix de revient excessif.
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Il est, par suite, préférable d'utiliser le procédé connu qui consiste à enrouler une bande de métal ou feuillard sur un mandrin, de manière à constituer des spires, assemblées entre elles, formant le tube désiré; toutefois l'enroulement est obli- gatoirement discontinu, ce qui exclut pratiquement l'emploi de la soudure automatique comme mode d'assemblage des spires. De plus, les tubes ainsi obtenus comportent nécessairement une surépaissaur selon la ligne de jonction des spires, d'où résultent de notables sujétions pour la constitution des joints.
La présente invention, système DEGLAIRE, a pour objet un nouveau procédé et une maohine permettant d'enrouler une bande de métal ou feuillard sans emploi de mandrin, de manière à oons- tituer des spires jointives assemblées entre elles par soudure; procédé et machine présentant les avantages qui seront mis en évi- dence dans la description qui va suivre.
La machine est fixe, et le feuillard progresse de manière à passer dans un système de galets agencés de façon à le déformer et à le trans former en spires.
Si on appelle 1 la largeur du feuillard et d le diamètre du tube à réaliser, on voit sur la fig. 1 des, dessins oi-annexés (qui représente une spire avant enroulage ), que les hélices formées par les lignes longitudinales du feuillard font, avec un plan perpen- diculaire à l'axe du tube, un angle [alpha] dont le sinus est égal à 1/# d; le pas de l'hélice est égal à 1/cos.[alpha] = p ,
Pour la clarté de l'exposé ci-dessous, on considérera une bande constituée par une fraction du feuillard, par exemple, le quart, de largeur b, le feuillard ayant donc une largeur égale à 4 b.
Sur la figure 2 est tracé e, sur un cylindre (représenté en traits pointillés) dont le diamètre correspond à celui du tube à obtenir, une bande de largeur b, enroulée avec un pas égal à p : on désigne par H l'hélice formée par la ligne médiane de la bande.
Suivant l'invention on dispose un galet d'entrée A à l'extérieur du cylindre, tangentiellement à ce dernier et de telle sorte que le point de contact des deux surfaces se trouve à mi-
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hauteur du galet A, le plan moyen de ce galet contenan en outre la tangente à l'hélioe H passant par ledit point de contact.
Un galet de sortie C est disposé de la même manière, à l'extérieur du cylindre, en un autre point de l'hélice H.
Enfin un galet B est encore disposé d'une façon ana- logue entre les galets A et C mais à l'intérieur du cylindre.
Si l'on considère maintenant la bande de largeur définie précédemment, on voit qu'en raison de la disposition pré- citée, on peut lui imprimer un mouvement hélicoïdal, de pas P, sur elle-mime, au cours duquel les trois galetsA, B, C, roulent sans glissement sur la surface de la bande,
Dans l'exemple choisi, on disposera, pour traiter le feuillard dans toute sa largeur, de quatre galets d'entrée A, de quatre galets intermédiaires B et de quatre galets de sortie C, respectivement juxtaposés.
On conçoit facilement que si l'on astreint le feuil- lard à avancer dans ce système de galets, en le guidant, juste avant l'entrée dans la machine, de telle manière qu'il soit dans le plan tangent au cylindre en son point de contact avec le galet d'entrée et que ses bords soient perpendiculaires à l'axe de ce mime galet, il se déformera et prendra la forme voulue.
Selon un mode de réalisation de l'invention, repré- senté fig. 3, les positions respectives des quatre galets d'entrée A, des quatre galets intermédiaires B et des quatre galets de sor- tie C se déduisent par une translation parallèle à l'axe du cylin- dre, de manière à les répartir sur les quatre bandes constituant toute la largeur du feuillard. On peut, par exemple, former ces galets au moyen de roulements à billes à rotule, de sort-a que leur par-tie extérieure peut tourner dans un plan incliné notable- ment sur le plan de la bague intérieure fixe, tel que montré fig.
4. On peut aussi employer des roulements rigides, ils s ont alors montés sur des bagues intermédiaires, fig. 5, elles-mêmes mutées sur la tige supportant les galets; ces bagues assurent une incli- naison convenable du plan du galet.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention,
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représenté fig. 6, les quatre galets d'entrée A, les/quatre galets intermédiaires B et les quatre galets de sortie C, ont respective- ment leurs centres dans un plan perpendiculaire à l'hélioe moyenne du feuillard. La section du cylindre par ce plan est une ellipse de courbure assez faible d'ailleurs; la figure 7 représente, d'une part, la section du cylindre par un de ces plans et, d'autre part, la projection des galets (on n'a figuré que les galets extérieurs A); ces galets sont montés d'une manière analogue à ceux décrits ci-dessus.
Dans la description précédente, on a envisagé l'emploi de galets à bords sensiblement cylindriques; la figure 8 montre, à titre de variante, des galets dont les bords sont coniques avec utilisation de roulements rigides montés sur le même axe.
Il est évident qu'après passage du feuillard dans le système de galets, le feuillard peut reprendre une courbure un peu plus faible que celle qu'il avait lors du passage dans le système, de sorte qu'on obtient un tube d'un diamètre supérieur à celui déter- miné géométriquement par la position des galets; pour y remédier, il est prévu la possibilité de modifier un peu la position rela- tive des jeux de galets.
L'enroulement régulier est obtenu en donnant au feuillard à l'entrée dans la machine une inclinaison sur la perpendiculaire à l'axe du cylindre sensiblement égale à l'angle [alpha].
De plus, de petits galets disposés selon la tranohe du feuillard (1ère spire) le guident et lui assurent une position bien déterminée. En modifiant légèrement l'inclinaison du guidage du feuillard à l'admission dans la machine, il est possible d'obtenir des spires serrées l'une contre l'autre (en diminuant l'inolinai- son) ou au contraire laissant entre elles un léger espacement favorable à la soudure (en augmentant l'inclinaison).
Pour réaliser la progression du feuillard, on peut, avant son admission dans la machine, le faire passer entre deux rouleaux appropriés dont l'un est moteur et l'autre assure une pression suffisante pour provoquer l'adhérence sur le premier.
Un autre mode d'entraiement est également possible dans
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le cas où les galets sont tels que montré fig. 8 ; le (jeu de galets intermédiaires B est alors accompagné par un jeu de galets exté- rieurs pressant fortement le feuillard oontre les galets B, et on le fait tourner par tout moyen approprié. Pour éviter des glisse- ments susceptibles d'amener l'usure de ces galets B par suite des différences de-rayon;; une partie seulement d'entre eux peuvent être moteurs, les autres étant alors fous sur l'axe solidaire du ou des galets moteurs.
Une variante consiste à enrouler un feuillard dont les bords sont relevés préalablement (ou au cours du formage), de manière à constituer des bords tombés, ce qui facilite la soudure et orée une sorte de 'nervure favorable à la résistance.
L'invention permet donc bien l'obtention de tubes, à partir d'un feuillard, sans utilisation de mandrins, les galets intermédiaires ayant un diamètre inférieur à celui du tube ne pouvant être assimilés à des mandrins, dont ils ne jouent d'ail- leurs pas le rôle.
En fait, l'équipement complet, comporte :
1/ S'il y a lieu, un système planeur destiné à régulariser le feuillard de métal; des fraises ou meules affranchissant les bords du feuillard pour l'amener à un profil reotiligne, et pro- pres à faciliter la soudure ultérieure;
2/ Un système d'entraiement destiné à faire progresser le feuillard, qui est guidé de manière à entrer dans la machine pro- prement dite avec une inclinaison appropriée.
3/ La machine de formage comportant les jeux de galets dé- crits précédemment;
4/ Un système régularisateur ayant pour effet d'agir sur les spires sortant de la machine de formage visée en 3/ et non encore soudées entre elles, de manière à ce que le profil du tube qui peut présenter de légères variations dans son diamètre soit ramené au profil exact cherché. Ce système régularisateur peut être cons- titué par un certain nombre de rouleaux, trois au minimum, chacun d'eux touchant le tube de façon que sa génératrice passant par le point de contact soit perpendiculaire à l'hélice qui passe par
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ce point sur le tube.
5/ Un système "tête dee soudure automatique" d'un modèle connu, assemblant les spires entre elles. Cette têtede soudure peut être douée d'une légère mobilité dans le sens parallèle à l'axe du tube, et un doigt prenant appui dans le petit espace laissé libre entre deux spires voisines guide la tête de soudure de manière à ce que l'électrode ait une position absolument préoise par rapport à l'es- pace à souder. du
6/ Un système guide/tube fini, qui peut être constitué par deux rouleaux le supportant et tels que la génératrioe du rouleau passant par le point de contact soit perpendiculaire à l'hélice du tube qui passe par ce point, de manière à ce que, au cours de sa progression à la façon d'une vis, le tube roule sans glisser sur les dits rouleaux.
A titre de variante de la disposition représentée fig. 2, il est prévu, le cas où le point de contact du galet d'entrée A est rapproché de celui du galet intermédiaire B; le galet A est alors fortement poussé contre le galet B.
On impose ainsi au feuillard d'être tangent au cylindre selon une génératrice déterminée et de venir touoher le dernier ga- let ou galet sortie de sorte qu'il se déforme et prend une forme hélioot- dale.
Cette disposition est représentée sur la figure 9, qui donne une projection sur un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre fictif.
A est le galet d'entrée,
B le galet intermédiaire,
Ci le dernier galet.
Pdur diminuer l'effort que le feuillard exerce en se défor- mant au point de contact de A et de B, il peut être utile d'adjoin- dre un peu en avant un galet F et de reculer légèrement le galet A; cette dernière disposition est représentée fig, 10.
En pratique, deux systèmes de galets seulement, provoquant la déformation du feuillard au voisinaga de l'un et l'autre de ses bords, seront en général suffisants.
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A titre d'exemple de réalisation d'une machine, éta- blie conformément à l'invention, on a montré en élévation sur la fig, 11, les principaux organes qui la composent et sur la @@ fige 12 la projection de ces organes sur un plan perpendiculaire , à l'axe du cylindre fictif, vue du coté opposé à l'entrée du feuillard.
Fig. 11, un axe X supporte :
1/ des bagues obliquesss ss' telles que celles décrites ci-dessus en regard de la fig. 5, sur lesquelles sont montés des galets B, B' appartenant respectivement à chacun des deux systè.. mes de galets.
2/ des bagues sur lesquelles sont montés, au moyen de chapes, les galets C, C'.
3/ une bague @ supportant elle-même, en vue de la soudure, un patin E au profil intérieur du tube à obtenir,
4/ des bagues [gamma]" [gamma]"' sur lesquelles sont montés les galets D, D'.
Le fonctionnement est le suivant :
Le feuillard G pousaé sous l'angle convenable, passe sous les galets B, B' (intérieurs au cylindre fictif; oontre lesquels il est appliqué par les galets A, A' extérieurs non re- présentés. En outre des galets F, F' dont les points de contacts f, f's ont seulement indiqués sur la fig. il, se trouvent un peu en avant des galets A, A' (voir figures 9, 10 et 12); de sorte que, à l'aplomb des galets B, B', le feuillard se trouve comme encastré.
Le feuillard rencontre ensuite des galets P, P' (voir fige 12) dont les points de contact p, p' seulement sont repré- sentés fige 11, puis des galets Q, Q' (voir fige 12) également @@ représentés par leurs points de contact q,q' fig. 11 et arrive alors aux galets C, C' contre lesquels il est pressé par des ga- lets extérieurs C1, C1' (voir fig, 12) exerçant un effort verti- cal vers le bas; le feuillard touche ensuite- le galet R (voir fig. 12) représenté par son point de contact r, puis le galet S (voirfig. 12) représenté par son point de contact s, puis arrive aux galets D, D' contre lesquels il est pressé par des galets extérieurs Di, D1' (voir fig. 12) exerçant un effort vertical , ,
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vers le bas.
Entre les galets C'est D se trouve le patin E, défini précédemment, poussé vers le haut de manière à s'appliquer contre le tube en cours de formation. Cette pièce sert à maintenir le métal fondu au cours de la soudure qui se fait à son aplomb.
Pour la soudure électrique, l'appui de la pièce sur le tube se fait par de légères saillies, grâce à quoi on main- tient l'écartement voulu (quelques dixièmes de millimètre) entre le patin et la surface intérieure du tube.
Si l'on se reporte à la fig, 12, on voit que le feuillard est partout tenu et qu'il prend obligatoirement la forme désirée.
Les galets extérieurs sont réglables.
Grâce aux galets C, C' (intérieurs) - -Ci' C1' (exté- rieurs) d'une part et D, D' (intérieurs) - D1, D1' (extérieurs) d'autre part, les deux bords à assembler sont parfaitement à la même hauteur, juste au moment ou la soudure, représentée en traits mixtes à points croisés, est commencée, ce qui est tout à fait favorable à l'obtention d'une soudure régulière.
L'axe X relativement long, peut sous l'effet des efforts extérieurs, principalement celui des galets D1, Dit prendre une légère déformation, constante ,ne fois l'effort'convenable appliqué.
Bien que cette déformation soit généralement négligeable, on la compense par un réglage de hauteur des chapes qui supportent les galets D, D'.