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PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR LA FABRICATION-DE TUBULURES DE PETIT
DIAMETRE SUR UN TUBE DE PLUS GROS DIAMETRE.
Un problème qui se pose fréquemment dans la technique consiste à raccorder à un tube relativement épais et de grand diamètre un grand nom- bre de tubes plus minces et de diamètre beaucoup plus petit, par exemple à raccorder à un collecteur les tubes d'une chaudière.
Si l'on découpe dans la paroi du collecteur des trous destinés à recevoir les abouts des tubes, outre que cette opération exige des soudu- res ultérieures sur le collecteur, on diminue la résistance de ce collec-. teur d'une façon d'autant plus préjudiciable que ces trous sont générale- ment alignés suivant une génératrice du collecteur.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil- lage permettant de fabriquer des tubulures, ou raccords de petit diamètre sur un tube de plus fort diamètre (tel qu'un collecteur) en ménageant dans la paroi du collecteur des tubulures qui sont d'une seule pièce avec ledit collecteur, et dont les collets relativement longs, et minces en bout, ser- viront d'about aux tubes que l'on désire raccorder au collecteur. La résis- tance du collecteur n'est pas diminuée de ce fait, parce que le profil de ces tubulures, d'un seul bloc avec la paroi du collecteur, en s'éloignant de l'axe du collecteur augmente sa résistance, et se trouve compenser l'ef- fet de moindre résistance dû à l'ouverture de la tubulure.
Conformément à la présente invention, les tubulures sont obte- nues en chauffant d'abord jusqu'au blanc un petit cercle de la paroi du collecteur correspondant'à la partie du métal nécessaire à l'obtention de la tubulure. Après quoi, un poinçon monté à l'intérieur du collecteur et commandé par exemple par un piston hydraulique, refoule vers l'extérieur la portion de métal ainsi chauffée, une matrice pouvant être éventuellement prévue à l'extérieur, de façon qu'entre poinçon et matrice, le métal prenne
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la forme et le profil que l'on désire obtenir pour la tubulure. Ce profil est allongé, allant en s'amincissant, depuis l'épaisseur initiale de la pa- roi du collecteur qui forme l'embase de la tubulure jusqu'à son extrémité dont l'épaisseur correspondra de préférence à celle du tube que l'on désire y raccorder..
Le déplacement du poinçon, comme il vient d'être dit, peut être commandé par un petit piston hydraulique logé à l'intérieur du collecteur.
Ce piston est de préférence à double effet pour permettre le retrait comman- dé du poinçon. Le poinçon est éventuellement refroidi par de l'eau et s'il y a lieu recouvert d'un lubrifiant approprié, par exemple de la soie de ver- re, pendant le poinçonnage.
Il faut aussi que le poinçon ne refroidisse pas exagérément la paroi à poinçonner. A cet effet, et conformément à l'invention, la partie antérieure, ou tête du poinçon, reçoit une forme conique telle qu'elle n'applique sur le métal du tube que la surface minimum d'une pointe de cône.
Pour cela,la tête du poinçon est constituée par un petit cône dont l'angle au sommet sera par exemple de 1200 et cet angle est choisi de façon que la paroi du tube, soulevée par le sommet du cône, ne vienne pas en contact im- médait avec la surface conique de la tête du poinçon, mais seulement avec la partie tronconique qui fait suite au cône de tête. De la sorte, le point d'impact avec la partie chauffée du tube et qui doit rester chaude, tant que la tubulure n'est pas achevée, est réduit au minimum.
La face tronconique du poinçon qui fait suite à la tête conique est rainurée et l'on peut y disposer le lubrifiant calorifuge dit ci-dessus, tel que de la soie de verre, par exemple, qui aura pour avantage d'empêcher la transmission de chaleur entre la paroi du tube et le poinçon et, d'autre part, en fondant, de venir lubrifier la surface du poinçon, ce qui facilite l'opération de poinçonnage.
Il est prévu, conformément à l'invention, un appareillage per- mettant à l'opération d'être mécanisée, dans le cas par exemple où l'on dé- sire ménager toute une série de tubulures sur un collecteur. A cet effet, des dispositifs assurent automatiquement le déplacement réciproque du col- lecteur et de l'ensemble poinçon-matrice ainsi que la mise en place de la matrice. Le ou les brûleurs qui portent au blanc les régions du métal où l'on désire obtenir les tubulures sont disposés de telle sorte que l'on chauf- fe l'emplacement de la tubulure suivante pendant que l'on perce celle qui vient d'être chauffée.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés don- nés à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 représente schématiquement une portion d'un tube de grand diamètre, ou collecteur, sur lequel on désire raccorder des tubes de petit diamètre représentas par une série de cercles en traits interrompus.
La fig. 2 est une coupe transversale à plus grande échelle du collecteur, montrant la disposition du poinçon et de la matrice extérieure par rapport au collecteur.
La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2 montrant la tubulure obtenue.
La fig. 4 est une variante de la fig. 3 dans laquelle le depla- cement du poinçon ne provoque pas entièrement la percée de la tubulure.
La fig. 5 représente en coupe longitudinale un appareil pour l'exécution d'une série de tubulures dans un collecteur.
La fig. 6 est une coupe par VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue en plan de la matrice de l'appareil de la fig. 5.
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La fig. 8 représente, en coupe verticale, à plus grande échelle, un mode de réalisation perfectionné du poinçon.
La fige 9 représente un second mode de réalisation du poinçon.
On supposera par exemple qu'il s'agisse de raccorder à un tube collecteur de grand diamètre, tel que a (fig. 1) une série de tubes de plus petit diamètre et d'épaisseur moindre représentes par des cercles en traits interrompus, tels que b qui sont par exemple des tubes de chaudière. On com- mence par chauffer au blanc la région de paroi du collecteur a à l'endroit où l'on veut raccorder le tube b et sur un cercle correspondant à la quanti- té de métal que l'on désire déplacer pour former la tubulure. Après quoi, à l'aide d'un poinçon c disposé à l'intérieur du collecteur et monté sur un piston hydraulique d dont le cylindre dl prend appui sur le fond du col- lecteur a (fig. 2), on va refouler le métal chauffé.
Autour de la région où se formera la tubulure, on peut placer extérieurement une matrice e dont l'ouverture correspond.à celle du diamètre extérieur de la tubulure. Le déplacement du poinçon c dans le sens de la flèche A provoque alors le refoulement du métal chauffé qui, pris entre la matrice e et le poinçon c, prend le profil représenté sur la fig. 3 montrant en coupe la tubulure obtenue. Là tubulure est relativement longue, et son épaisseur va en s'amincissant graduellement depuis son embase qui corres- pond à l'épaisseur du collecteur a, jusqu'à sa partie terminale f dont l'é- paisseur peut correspondre à celle du tube b que l'on vient y raccorder par exemple par une soudure h.
De la sorte, on réalise une tubulure ne faisant qu'un seul bloc avec le métal du collecteur a, et son profil allongé, en éloignant la paroi du collecteur a de l'axe projeté en B sur la fige 3, se trouve compenser la diminution de résistance due à l'ouverture de ladite paroi. En outre, le profil intérieur de la tubulure peut être déterminé de fagon à assurer un écoulement rationnel du fluide qui y circulera.
Le déplacement du poinçon c sous l'effet du piston hydraulique peut n'être pas poussé jusqu'à obtenir l'ouverture de la paroi à l'extré- mité de la tubulure. On obtient dans ce cas la disposition représentée fig.
4 et il suffit de sectionner l'extrémité f1 de la tubulure pour'y raccorder le tube.
On peut ainsi ménager tout le long d'une génératrice du collec- teur une série de tubulures sans diminuer la résistance du collecteur qui peut continuer à former poutre pour l'appui ou le soutien des tubes qui y sont raccordés.
L'invention prévoitun appareillage pour mécaniser cette fabri- cation.
Cet appareillage comporte tout d'abord des moyens permettant d'assurer le déplacement relatif du tube, ou collecteur, dans lequel on dé- sire ménager les tubulures, par rapport au poinçon.
Dans le mode de réalisation adopté, le poinçon est fixe et le collecteur est mobile, mais on pourrait adopter une disposition inverse. Le collecteur a est supporté par un berceau i qui peut coulisser sur un banc de travail Ce coulissement est par exemple obtenu au moyen d'une vis courant tout le long du banc j, et s'engageant dans un écrou! solidaire du berceau i. De la sorte, une rotation de la vis k, obtenue par tout moyen convenable, moteur électrique ou autre, permet de faire avancer, d'une quan- tite délimitée réglable, le collecteur a.
Sur le banc de travail j, est monté un portique m lequel porte des tiges de guidage, par exemple au nombre de quatre, n, sur lesquelles est enfilée la matrice e. En regard de l'orifice calibré de la matrice e se trou- ve monté, à l'intérieur du collecteur a, le poinçon ±. logé dans le piston hydraulique d. Ce piston d est supporté par une tige rigide o à l'intérieur de laquelle passe le fluide sous pression en provenance des réservoirs p1 et p2 et commandant à double effet, le piston hydraulique d, de manière à assurer le retrait du poinçon après poinçonnage. Il est également prévu un
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circuit de refroidisement a par exemple par circulation d'eau, assurantle refroidissement du poinçon, à partir du réservoir r.
L'application de la matrice e contre le tube a, qui assure en même temps l'immobilisation du tube a sur son berceaui, s'effectue par exem- ple au moyen d'une commande sous pression, réalisée par un ou deux cylindres s1 s2,de préférence à double effet, et commandant par une articulation à ciseaux tl t2 le coulissement de la matrice e sur les tiges de guidage n.
L'articulation est telle que les deux branches tl t2 qui sont articulées, d'une part sur la tige du piston, d'autre part sur le portique m et la matrice e, se trouvent presque dans le prolongement l'une de l'autre lors- que la matrice e est appliquée contre le tube. Il en résulte que l'effort maximum est exercé à ce moment sur la matrice. Le déplacement des pistons s1 s2 en sens inverse assure le soulèvement de la matrice. En outre, en a- vant de la matrice e se trouve disposé un chalumeau u porté par le portique m et qui vient chauffer,à travers un trou prévu dans la matrice, le tube a à l'endroit où devra être ménagée la tubulure suivante. De la sorte, le chauffage de l'emplacement suivant a lieu pendant qu'on perce la tubulure précédente.
Le fonctionnement du dispositif apparaît clairement :
Le collecteur a étant mis en place sur son berceau i, et l'em- placement de la première tubulure ayant été chauffé, on met en place d'a- bord la matrice e par action de la commande sl s2, puis, en agissant sur la commande hydraulique du piston d, on assure le poinçonnage. La commande en sens inverse de ces deux mouvements assure d'une part le retrait du pis- ton et, d'autre part, le soulèvement de la matrice e. Il suffit alors de faire avancer, par rotation de la vis k, le chariot 1 portant le collec- teur a, de la quantité voulue correspondant à l'intervalle séparant deux tubulures, puis de recommencer les opérations.
Pour aviter que le poinçon ne refroidisse la paroi exagérément, on donne à la tête du poinçon, une forme conique (fig. 8), l'angle au sommet du cône t qui constitue la tête du poinçon étant environ égal à 120 . Après quoi, elle est suivie par une face tronconique u.
La forme conique t donnée à la tête du poinçon fait que, seul le sommet ou pointe du cône porte sur le métal refoulé de la paroi du tube a pour constituer la tubulure. De plus, l'angle au sommet de 120 est tel que, comme on le voit sur la fig. 8 qui représente l'opération de poinçon- nage, au moment où le poinçon n'est encore qu'à moitié engagé dans la tubu- lure et à l'instant où la pointe extrême de cette tubulure s'ouvre, le mé- tal constituant ladite extrémité de.la tubulure ± ne s'applique pas sur la surface conique du cône t, en sorte que le refroidissement de ladite paroi métallique f du fait du cône du poinçon est réduit au minimum.
Il en résul- te que pendant toute l'opération de poinçonnage, le métal reste suffisamment chaud pour s'allonger de façon continue et former les lèvres de la tubulure et que celle-ci se déchire pour constituer l'ouverture à peu près dans la position où est représenté le poinçon de la figure 8.
Sur la figure 9, on a représenté une variante dans laquelle on a prévu dans la surface tronconique u qui fait suite au cône 1 du poingon des rainures ul u2, etc. dans lesquelles on pourra disposer un lubrifiant calorifuge tel que de la soie de verre par exemple. D'une part, cetue soie de verre s'opposera aux échanges thermiques entre la tubulure ± et la pa- roi tronconique du poinçon et, d'autre part, en fondant, elle assurera u- ne lufrification qui facilitera l'entrée du poinçon.
Sur la figure 9 on a représenté le poinçon complètement engagé dans le tube a et la tubulure ±. toute formée avec son ouverture agrandie approximativement au calibre final du tube que l'on doit y raccorder.
Pendant toute l'opération, il est entendu que l'on refroidit le poinçon de façon à éviter les grippages et son usure exagérée et, à cet effet; une circulation d'eau peut avoir lieu à l'intarieur du tube a et
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l'on asperge le poinçon entre deux poinçonnages successifs, au moyen d'une couronne de jets d'eau convenable. IL est même prévu, que l'on ménage à l'intérieur du poinçon lui-même des canalisations v qui seront parcourues par de l'eau de refroidissement.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être ap- portées à la réalisation sans pour cela sortir du cadre de cette invention.
REVENDICATIONS.
1 ) Procédé de fabrication d'une tubulure, de petit diamètre, sur un tube de plus gros diamètre, caractérisé en ce qu'on chauffe au blanc sur le tube de plus gros diamètre une région correspondant à la quantité de métal nécessaire à l'obtention de la tubulure ; ce qu'on refoule de l'in-' terieur de la tubulure, par exemple au moyen d'un poinçon, le métal chauffe, en appliquant éventuellement une matrice extérieure contre le tube de gros diamètre, de façon que le métal refoulé prenne, entre poinçon et matrice, la forme d'une tubulure allongée dont l'épaisseur de paroi va en s'amincis- sant depuis son embase, correspondant à l'épaisseur de la paroi du tube de gros diamètre, jusqu'à son extrémité qui peut correspondre à l'épaisseur d'un tube mince de petit diamètre que l'on désire raccorder à la tubulure.
2 ) Un tube de gros diamètre et de notable épaisseur, caracté- risé par une ou plusieurs tubulures allongées, de petit diamètre, et dont l'épaisseur de paroi va en s'amincissant depuis l'embase de la tubulure jusqu'à l'extrémité, la forme intérieure de la tubulure correspondant à un écoulement rationnel à faible perte de charge du fluide.qui y circulera.
3 ) Un appareillage pour la réalisation du procédé spécifie sous 1 ) en vue d'effectuer une série de tubulures sur un tube de gros dia- mètre, caractérisé par un poinçon porté par un piston à double effet et disposé de façon à pouvoir être logé dans le tube à travailler, une ma- trice pouvant être appliquée de l'extérieur sur le tube à l'opposé du poinçon, des moyens pour lever et abaisser automatiquement la matrice, des moyens pour assurer un déplacement relatif du tube par rapport à l'ensem- ble poinçon-matrice, des moyens de chauffage permettant de chauffer le tu- be avant poinçonnage dans les régions correspondant aux tubulures.
4 ) Dans l'appareillage spécifié sous 3 ) une constitution du poingon caractérisée par une tête conique dont l'angle au sommet est de l'or- dre de 120 , et tel que la pointe seule du cône soulève la paroi du tube à poinçonner, le métal soulevé ne venant pas s'appliquer sur la surface coni- que proprement dite.
5 ) Un poinçon comme spécifie sous 4 ) caractérisé par une sur- face tronconique faisant suite à la surface conique et dans ladite surface tronconique des rainures dans lesquelles peut être disposé un lubrifiant calorifuge, tel que de la soie de verre par exemple.
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