<Desc/Clms Page number 1>
Appareil à mandriner à action contrôlée et réglable.
La présente invention est relative à un appareil permettant d'effectuer le mandrinage des tubes dans des plaques tubulaires et dans des brides, avec le maximum de sécurité par un .contrôle . de la pression exercée sur le métal au cours du travail, lequel peut être effectué indistinctement à la main ou mécaniquement.
On sait que la pression considérable que peuvent exercer les appareils à mandriner sur le métal est pratiquement illimitée et que celle-ci devant varier très notablement pour chaque cas, suivant la nature et l'épaisseur du métal des tubes et des pla- ques à travailler, ne peut être déterminée correctement par la seule appréciation de l'ouvrier.
Lorsque le mandrinage n'est pas effectué à fond, la jonction n'est pas étanche et donne lieu à des fuites, si, au contraire, celui-ci est poussé trop loin, il produit l'écrasement du métal des tubes et des agrandissements des alvéoles des plaquestubulaires qui se trouvent ainsi gravement détériorées. dit
<Desc/Clms Page number 2>
Pour remédier à ces inconvénients, on a construit, jusqu'ici, certains dispositifs, les uns mécaniques, les autres électriques, généralement indépendants des mandrins et interposés entre ceuxci et la machine conductrice pour produire -automatiquement leur débrayage lorsque le couple moteur absorbé atteint une certaine valeur.
On a aussi construit des mandrins dans lesquels l'avancement de la broche entre les galets est produit par le vissage de celle-ci dans un écrou freiné, dont le déplacement longitudinal, sous les réactions de la broche, constitue une indication approximative de l'état d'avancement du mandrinage,
Ces divers dispositifs présentent tous des inconvénients,
Ceux interposés entre le mandrin et la machine conductrice sont complexes et coûteux, et, d'une manière générale, ils ne peuvent être utilisés pour des mandrinages effectués à la main en raison de leur poids et de leur encombrement.
En ce qui concerne les mandrins à broche filetée avec écrou freiné, ceux-ci ne permettent qu'une faible expansion des galets en raison de la course obligatoirement limitée de chaque broche.
De plus, leur encombrement en longueur n'en permet pas l'usage dans certains cas, et le dévissage de la broche, après chaque opération occasionne des pertes de temps notables dans le travail.
La présente invention a pour objet un appareil à mandriner dans lequel les éléments afférents au mandrinage proprement dit sont conjugués avec des éléments de contrôle réunis dans un encombrement minimum, ce qui élimine les difficultés rencontrées précédemment.
Le principe essentiel de cette disposition, en ce qui concerne le contrôle de la pression produite, est basé sur l'équilibre de deux forces antagonistes dont l'une est représentée par l'effort de traction exercée pa.r les galets sur le barillet dans le
<Desc/Clms Page number 3>
sens d'avancement à l'intérieur du tube, l'autre par la réaction d'une force préalablement emmagasinée dans un ressort taré agissant sur le barillet en sens contraire de la première en prenant appui contre l'extrémité du tube, comme il sera expliqué plus loin.
Le nouvel appareil est caractérisé essentiellement par la combinaison avec une broche et des galets de laminage maintenus inclinés sur les génératrices de celle-ci par un barillet, de la f aqon connue, d'un dispositif de réaction monté sur le fût du barillet constitué principalement par un boîtier indépendant du barillet en translation, s'appuyant sur l'extrémité du tube par l'in- termédiaire d'un roulement composé et comportant, à l'intérieur, un ressort taré préalablement soumis à une tension capable de s'opposer à l'avancement du barillet dans le tube jusqu'au moment où la pression limite à exercer sur le métal est atteinte, moment auquel correspond un faible avancement du barillet se révélant par un index extérieur indiquant à l'ouvrier la fin du travail.
L'invention est représentée, mais à titre d'exemple seulement, sur le dessin annexé dans lequel :
Fig. 1 est une vue en coupe verticale faite suivant l'axe du nouvel appareil représenté dans un tube, au début du mandrinage.
Fig. 2 est une coupe horizontale par A A de la Fig. 1.
Fig. 3 est une demi-coupe verticale du même appareil indiquant la position de ses divers organes à la fin du mandrinage d'un tube.
Figs. 4 à 6 sont des variantes.
La Fig. 4 est une coupe verticale d'une disposition différendu même appareil représenté libre, à son maximum d'expansion.
La Fig. 5 est une vue partiellement en élévation et en coupe de la même disposition, l'appareil étant représenté dans un tube à la fin du mandrinage,
La Fig. 6 représente en demi-coupe la partie supérieure d'un
<Desc/Clms Page number 4>
mandrin établi sur le même principe, mais de fagon différente.
Comme on le voit dans les Figs. 1 à 3 du dessin, l'appareil comprend :
Un barillet , portant des galets de laminage b faiblement inclinés sur les génératrices de celui-ci. Ces galets sont disposés autour d'une broche ± légèrement conique et pourvue, à son extrémité postérieure, d'une tête hexagonale ou de toute autre forme permettant de lui imprimer un mouvement de rotation.
Pour éviter la chute des galets au cours des manipulations, ceux-ci sont retenus dans leurs logements, soit à la, fois par un tourillon b1 à leur partie supérieure et un matage des arêtes des fenêtres du barillet en q (Fig.2) de la manière usuelle, soit exclusivement par matage des fenêtres.
Le barillet comporte à l'arrière, un fût a1 fileté à son ex- trémité et deux épaulements a2 et a3.
Une rondelle d'appui d avec collets'appuyant contre l'épau- lement du fût, indépendante de celui-ci en rotation et en translation et formant le siège d'une butée à billes e.
Un boîtier f reposant par sa face inférieure sur l'épaulement a3 du fût et comportant à l'intérieur un segment g élastique, de section variable, présentant une tranche conique intérieurement; ces deux pièces étant Indépendantes du barillet en translation.
Un écrou h avec listel arrêtoire hl et embase de butée h 2 se vissant sur l'extrémité du fût dont il est solidaire et dont la partie antérieure, conique extérieurement, vient presser énergiquement le segment élastique g par sa tranche intérieure.
La face supérieure f1 du pourtour du boîtier et celle h3 de l'écrou sont situées sur le même plan.
Le fonctionnement est le suivant : supposons que l'on ait à mandriner un tube T dans une plaque tubula,ire P. On enfonce l'appareil dans le tube jusqu'à ce que la
<Desc/Clms Page number 5>
face d1 de la rondelle d (Fig. 1) vienne s'appuyer contre l'extrémité du tube. On pousse alors la broche c vers le tube et on imprime à celle-ci un mouvement de rotation dans le sens voulu.
La rotation de la broche entraîne celle des galets b qui se mettent à rouler à l'intérieur du tube, entraînant avec eux le barillet a ainsi que le reste de l'appareil à l'exception de la rondelle qui est immobilisée par pression sur l'extrémité du tube T.
Par suite de leur inclinaison sur les génératrices du barillet, les galets lamineurs b, pressés par la brocher contre la paroi du tube tendent, en roulant, à produire l'avancement de l'ensemble à l'intérieur du tube.
La broche, qui n'en est pas empêchée, avance régulièrement en produisant l'expansion du tube, tandis que le barillet est arrêté par la rondelle, pressée contre l'extrémité du tube et contrebutée à l'arrière par les billes e, le fond du boitier f et le .segment g sur la partie conique duquel s'appuie l'écrou n. sous l'effort de traction exercé par les galets sur le barillet, l'écrou tend à s'enfoncer dans le boîtier, mais il en est empêché par le segment g soumis à une tension initiale choisie à l'avance.
Jusqu'ici le mandrinage s'effectue progressivement mais sous une pression encore insuffisante pour permettre au barillet d'avancer dans le tube. Les faces repères f1 et h3 sont donc restées sur le même plan.
Au fur et à mesure de l'expansion du tube et du laminage du métal, l'adhérence des galets b et, conséquemment, l'effort de traction exercé sur le barillet a, s'accroissent parallèlement à la pression produite par la broche. Il en résulte une augmentation correspondante de la pression exercée par l'écrou h sur le segment g.
<Desc/Clms Page number 6>
Au moment où cette pression vient à excéder la tension initiale du segment g, celui-ci, de plus en plus sollicité par l'effort de traction du barillet, se dilate faiblement, ce qui permet aux galets b (Fig. 3) et au barillet , d'avancer légèrement dans le tube, tandis que l'écrou h s'enfonce dans le boîtier .!, où il est arrêté par la, butée de son embase h2 sur la tranche supérieure du segment g.
A ce moment, les faces repères f1 et h3 sont décalées de quelques millimètres, comme il est représenté Fig. 3, ce qui indique à l'ouvrier que le travail est terminé,
Il ne reste plus qu'à actionner la broche dans le sens contraire. Dans ce nouveau sens de rotation, la broche rétrograde ainsi que les galets et le barillet, pendant que s'opère la détente du segment et, conséquemment, le retour des divers éléments de l'appareil à leur position de repos. On peut alors extraire l'appareil pour passer au tube suivant.
Les Figs. 4, 5, 6, représentent deux variantes de construction.
Dans la première Figs. 4- et 5, le contrôle de la pression exercée est obtenu par l'emploi d'un segment biconique k, maintenu en compression entre une rondelle 1 conique intérieurement, s'appuyant, comme précédemment, sur un épaulement a3 du fût a1 du barillet a et un écrou m également conique à l'intérieur, vissé à la partie supérieure du fût al. Dans ce cas, l'index est fourni par 1'espacement des rebords 11 et ml, qui sont écartés au début du mandrinage, comme représenté Fig. 4 et qui viennent en contact à la fin du travail, ainsi qu'il est représenté Fig. 5.
Le conta,ct de ces rebords limite lui-même l'avancement possible du barillet a dans le tube 1. et signale ainsi la fin de l'opération de mandrinage,
Dans la. seconde variante (Fig,6) le contrôle est obtenu par l'emploi d'un ressort n, constitué par des rondelles embouties, perforées pour livrer passage à des goujons repères fixés dans
<Desc/Clms Page number 7>
une rondelle p, reposant sur l'épaulement a3 du fût a1 du barillet.
Un segment tampon q est disposé librement autour du fût a1, entre les rondelles embouties du ressort pour limiter sa flexion.
Une rondelle r, également perforée pour le passage des goujons o, est interposée entre le ressort et l'écrou s, vissé sur l'extrémité du fût du barillet.
Le ressort est maintenu en compression entre la rondelle p et la rondelle ±, par l'écrou s.
Dans ce cas, l'index est fourni par la saillie de l'extrémité o1, des goujons o, sur la face externe de la rondelle I. Cette saillie, normalement nulle au commencement du travail, s'accroit au cours du mandrinage jusqu'à ce que la flexion du ressort se trouve limitée par le segment q. C'est alors l'indice de la fin du travail.
Le fonctionnement de l'appareil et l'effet produit dans ces deux derniers cas, sont identiques à ceux décrits précédemment.
Comme on le voit avec ce nouvel appareil, l'action du mandrinage, toujours délicate pour éviter la détérioration des plaques tubulaires, n'est plus subordonnée à l'appréciation de l'ouvrier, mais à une indication précise se produisant lorsque la limite de la pression à exercer est atteinte.
On comprend aussi que l'indication donnée résultant uniquement de l'action d'un ressort taré de faible amplitude, le travail peut être effectué dans tous les cas d'une manière égale et uniforme quelles que soient la nature et l'épaisseur du métal des tubes et des plaques en substituant simplement, à un segment de tare donnée, un autre de tare différente, appropriée au travail effectuer.
On remarquera, d'autre part, que la disposition, réalisée très simplement dans un encombrement à peine supérieur à celui des mandrins ordinaires, est complètement indépendante de la longueur
<Desc/Clms Page number 8>
des broches employées, ce qui permet de donner à ces appareils la plus grande expansion et de pouvoir les utiliser indistinctement à la main et mécaniquement.
Les dispositions ci-dessus ne sont données qu'à tire d'exem- ple : tous les détails d'exécution, les formes, dimensions et matéria;ax employés, pouvant varier dans tous les cas sans rien changer au principe de l'invention.
R é s u m é ,
L'invention a pour objet Appareil à mandriner dans lequel le contrôle de la pression produite est basé sur l'équilibre de deux forces antagonistes, qui sont représentées : l'une par l'effort de traction exercé par les galets sur le barillet dans le sens de l'avancement à l'intérieur du tube, et l'autre, par la réaction d'une force préalablement emmagasinée dans un ressort ta.- ré, agissant sur le barillet dans le sens opposé à la première. en prenant son appui sur l'extrémité du tube.