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DISPOSITIF ET INSTALLATION9 POURRA FABRICATION DE TUBES, SOUDES
EN HELICE.
La présente invention est relative à un dispositif pour la fabri- cation de tubes soudés en hélice, à partir de feuillard ou de tôle sans fin qu'on enroule hélicoidalement pour former une enveloppe dont l'entrée est à la périphérie et la sortie disposée suivant l'axe, et dont on entretient la formation en amenant ces bandes de tôle par l'intermédiaire de galets d'avan- cement ou d'organes analogues. A cet effet, ces derniers sont inclinés par rapport à l'enveloppe suivant un angle égal à celui de l'hélice constituant le tube.
Dans les dispositifs connus, on donne à la bande sa forme curviligne au moyen d'organes dénommés cales de cintrage ou de galets, dont les dimen- sions sont déterminées, de telle sorte, qu'immédiatement derrière l'entrée de l'enveloppe, la bande de tôle se trouve cintrée suivant un diamètre plus pe- tit que celui qui correspond au diamètre définitif du tube. L'importance don- née à la courbure initiale doit par conséquent être seulement suffisante pour que la bande métallique puisse reprendre élastiquement la courbure définiti- ve envisagée pour le tube. Elle doit donc être appropriée à l'élasticité de la matière dans laquelle on prend la bande.
Bien que des dispositifs de ce genre soient connus depuis de lon- gues années, les tubes soudés en)hélice n'apparaissent que rarement sur le marché. D'après les connaissances qui servent de base à la présente inven- tion, il faut retenir tout d'abord qu'on n'a pas accordé l'attention qu'il .' fallait au cintrage préalable de la bande, à son guidage et à sa déformation à l'intérieur de l'enveloppe, ni à ce qui se passe dans le cordon de soudure pendant sa solidification;de même qu'on n'a pas déterminé dans quelles con- ditions on peut obtenir un tube soudé en hélice satisfaisant.
En partant de ces données, le dispositif conforme à l'invention est caractérisé par des cylindres de cintrage, des rouleaux, des cales de cintrage ou des organes analogues, à l'aide desquels on cintre préalablement
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les bandes de télé pour leur donner, immédiatement devant et/ou derrière 1' entrée de l'enveloppe, un rayon de courbure plus grand que le rayon de la section définitive du tube, une cavité pratiquée dans l'enveloppe et servant au dépôt de la soudure étant disposée assez loin des ouvertures situées à la sortie de l'enveloppe pour que le cordon de soudure reste dans cette derniè- re jusqu'à complète solidification, le dispositif conforme à l'invention étant caractérisé en outre par des bandes de guidage disposées en hélice dans cette enveloppe et le long desquelles on conduit la bande de feuillard,
la distance séparant ces bandes entre elles et la hauteur de ces bandes de guidage étant déterminées de telle sorte que les bords qu'on doit souder ensemble se trou- vent respectivement entre les bandes de guidage voisines et, de façon appro- priée, à proximité de ces dernières et qu'alors le cordon de soudure repose librement dans l'enveloppe. Contrairement au dispositif connu, dans lequel le diamètre définitif du tube dépend exclusivement d'une dimension incontrôlable, savoir la mesure de l'élasticité de la matière constituant le tube, avec le dispositif conforme à l'invention, on détermine avec précision et sans er- reur possible le diamètre du tube terminé par le calibre intérieur de l'en- veloppe qui conditionne dans ce cas la forme définitive donnée à la bande.
Etant donné qu'en outre la bande ne repose plus sur l'enveloppe par toute sa surface, mais seulement longitudinalement par des bandes relativement étroi- tes, le travail de friction se trouve considérablement réduit, ce qui offre surtout la possibilité de fabriquer des tubes enroulés dont le diamètre se tient entre des limites de tolérance étroites. Grâce au guidage particulier de la bande dans le sens longitudinal par des surfaces relativement étroites et disposées symétriquement par rapport au cordon de soudure,on élimine en outre tout mouvement relatif entre les bords de la bande pendant la phase de refroidissement des soudures. Le cordon de soudure, qui est alors dans un état pâteux dans lequel il est, comme on le sait, particulièrement sensible aux ef- forts, se trouve ainsi, conformément à l'invention, complètement déchargé dans la mesure du possible.
On obtient ainsi dans chaque cas une soudure saine pré- sentant les caractéristiques de résistance correspondantes.
On va décrire ci-après, à titre non limitatif et en se référant au dessin annexé, le dispositif conforme à l'invention.
Sur ce dessin :
La figure 1 est une vue en plan (par dessus) d'une enveloppe avec le dispositif à rouleaux de cintrage et d'alimentationo
La figure 2 représente des coupes longitudinales de l'enveloppe cintrée.
La figure 3 est la coupe transversale correspondante.
La figure 4 représente un train de fabrication de tubes soudés en hélice travaillant en continu.
Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple, on voit se déplacer la bande d'acier 1 qu'il s'agit de mettre en oeuvre et dont on assure l'avance au moyen des deux rouleaux 2 d'un dispositif d'alimentation à cylindres, cette bande étant retenue latéralement sur des guidages élasti- ques 3 par l'intermédiaire d'organes de poussée 4, ou d'un rouleau de pres- sion ou encore de cylindres de cintrage (des trains trios ou analogues) pour former l'enveloppe 5. Cette dernière est inclinée par rapport aux bords de la bande d'un angle égal à l'angle d'inclinaison de l'hélice, du tube à fabri- quer. La bande pénètre dans l'enveloppe par une fente longitudinale 6.
Immé- diatement après, on produit la déformation subséquente de la bande de feuillard au moyen du rouleau de cintrage 7 qui s'étend à peu près sur la largeur de la bande, et par la fente 8 à travers laquelle on introduit la bande d'acier (figure 3). De ce fait, celle-ci vient bien s'appliquer par sa surface exté- rieure contre les bandes de guidage 9, 10 prévues'sur la-paroi intérieure de l'enveloppe et dont le calibre correspond au diamètre extérieur du tuyau dé- siré (figure 2). Ces guidages, qu'on réalise de préférence en une matière ré- sistant-à l'usure, font saillie d'une certaine quantité sur la paroi du corps 5 de l'enveloppe. On peut les disposer en les encastrant dans ce dernier ou
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encore, plus simplement, en les rapportant par soudage.
Le point essentiel. est que les bandes.de guidage soient disposées sur' une hélice à une certaine distance des bords de la'bande et sensiblement parallèlement à ceux-ci. Grâce à cette disposition, la bande elle-même se trouve'guidée librement, les bords de la bande eux-mêmes reposant toutefois d'une manière complètement libre, c'est-à-dire sans avoir aucun contact avec l'enveloppe. Dans le sens axial, le guidage de la bande est obtenu par, des joues de pression 11 et 12 (figure 4) reliées à l'enveloppe par l'intermédiaire de vis 13 ou éléments analo- gues et qui sont mobiles dans le sens. longitudinal .Bien entendu, à la place du cylindre.de cintrage, 7, on peut prévoir également un segment de diamètre correspondant.
De même, en particulier, dans le cas de bandes de plus grande largeur, on peut, au lieu de deux, prévoir plusieurs bandes de guidage dis- posées à quelque distance l'une de l'autre.
On soude 'la bande à peu de distance derrière l'entrée de l'envelop- pe. A cet effet,-on prévoit dans le corps.5 de l'enveloppe une entaille en forme de fente allongée 14 disposée sensiblement au milieu de l'espace sépa- rant les bandes de guidage 9, 10 et à travers.laquelle on peut, de l'exté- rieur lui amener le cordon destiné au soudage du''tube (figure 2). Dans le mo- de de réalisation représenté à titre d'exemple, on 'utilise un dispositif de soudage 15 fonctionnant suivant lé procédé de soudage automatique à l'arc (dit procédé "Ellira"), procédé dans lequel on produit, de façon connue l'arc élec- trique sous une couche protectrice, tandis qu'on amène le fil de soudage au fur et à mesure de la fusion.
Afin de s'opposer à la fuite du bain de soudu- re, on recouvre ce dernier d'un couvercle en cuivre (non représenté) repo- sant contre la bande'et qu'on peut ajuster.au-moyen d'un dispositif tendeur ou analogue. Bien entendu, l'application du dispositif conforme à l'inven- tion n'est pas limitée à l'emploi du dispositif de soudage sus-mentionné ; on peut au contraire, obtenir des résultats analogues en utilisant tout autre procédé de soudage continu...
Afin qu'on puisse s'assurer de la position correcte des bords de la bande, il est indiqué de prévoir en outre'un trou de regard. De cette fa- çon, le soudeur est eh mesure de comparer certaines irrégularités qui tien- nent aux tolérances inévitables admises pour-là largeur de la bande, ce à quoi il remédie en inclinant légèrement sur le'côté l'extrémité du tube sor- tant de l'enveloppe et qui agit comme bras de,levier, de'telle sorte que les arêtes de la bande viennent s'appliquer à plat l'une contre l'autre. Ce mouve- ment d'inclinaison peut être réalisé par un manoeuvre; mais on peut le réali- ser également par des moyens mécaniques.
On peut, par exemple, faire reposer l'extrémité libre du tube sur un chariot'18 .(figure 4) ou dispositif analo- gue et faire coulisser ce chariot dans le sens.désiré perpendiculairement à l'axe du tube par le moyen de boutons-poussoirs ou d'un mécanisme de comman- de à distance, actionné à partir du poste 'de soudage.'
Etant.donné, comme' on l'a déjà dit,, que pour obtenir un cordon de soudure sans défaut, il est essentiel que le, cordon ne.soit en aucune manière soumis à des efforts.
mécaniques tant qu'ils n'est pas complètement solidifié, conformément à la présente invention, et contrairement aux dispositifs connus servant à fabriquer des tubes par enroulement, on ne perd pas de vue qu'on doit éviter d'amener, le cordon de soudure en contact avec la paroi de l'en- veloppe. A cet: effet, il est prévu au voisinage de l'ouverture 14 par laquel- le se fait le soudage et sur.la paroi intérieure'de l'enveloppe 5 (figure 2) une rainure hélicoïdale 19, dont l'angle d'inclinaison correspond à celui du cordon de soudure et dont la section transversale-est dimensionnée de telle sorte qu'elle entoure'de tous côtés le-cordon de soudure en restant suffisam- ment écartée de ce dernier.
Au cours 'de la formation progressive du tube, le cordon de soudure continue à se.déplacer à ,1'intérieur de cette,rainure jus- qu'à ce qu'il sorte finalement à l'extérieur.de* l'extrémité de l'enveloppe.
Lorsque les bandes de guidage. 9, 10 sont de dimensions relativement fortes, on peut supprimer la rainure hélicoïdale.'19 pourvu que la hauteur des bandes soit égale ou supérieure à la hauteur du cordon de soudure. Le point essen- tiel à observer est que, pendant le refroidissement, la soudure ne viehne pas
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reposer contre l'enveloppe ou inversement tant que le cordon de soudure, à la sortie de l'enveloppe, n'est pas fixé d'une manière suffisante.
Pour un certain nombre d'applications, il y a avantage à soumet- tre le tube à un traitement thermique de détente ou.-de normalisation. Dans ce cas, afin d'éliminer des manipulations spéciales et pour appliquer le procé- dé de façon continue, on munit en outre l'enveloppe 5 d'un 'brûleur annulai- re 20 (figure 4) qui, pendant le déplacement du tube, chauffe ce dernier de l'extérieur sur toute ses faces. A la place du brûleur annulaire, on peut éga- lement utiliser un four à recuire, dont les ouvertures d'entrée et de sortie sont adaptées au diamètre du tube, alors en fabrication, au moyen de portes coulissantes conformées de façon appropriée. On peut également assurer le chauffage par induction.
On peut facilement réaliser des tubes dont la surface extérieure est traitée, par exemple, pour obtenir des tubes galvanisés, sans qu'il soit besoin de prévoir des cuves de zincage particulières, en disposant derrière l'enveloppe d'enroulement et, par exemple, derrière le brûleur annulaire, un pistolet pulvérisateur 21 ou dispositif analogue pour l'application du pro- cédé de métallisation. Il suffit d'ordinaire de monter ce dispositif de pul- vérisation à poste fixe sur une base de guidage 22, étant donné que, par suite du mouvement hélicoidal, toutes les zones de la surface extérieure du tube sont obligées de venir l'une après l'autre dans le rayon d'action du pis- tolet.
De préférence, on tronçonne le tube sans fin suivant des longueurs désirées à l'aide d'un dispositif de'tronçonnage rotatif, une scie à tron- çonner 23, par exemple. Afin de pratiquer alors, sur le tube en mouvement, un découpage parfaitement perpendiculaire, il est prévu d'accoupler au tuyau un dispositif d'entrainement, constitué par exemple par une chaîne Galle qui en- trafne avec elle, parallèlement à l'axe du tube à la vitesse d'avancement de ce dernier, une scie à tronçonner coulissant dans des guidages correspondants du bâti 22 de la machine. Comme le tube tourne sans arrêt, le processus de tronçonnage exige seulement de réaliser à l'endroit désiré un déplacement de la lame de scie qui soit perpendiculaire à l'axe du tube.
Après section- nement du tube sans fin, on ramène la lame de scie en arrière, et sitôt après, la scie à tronçonner en position de dégagement.
On a finalement constaté qu'on pouvait particulièrement bien éli- miner les tensions internes - qui, ayant pris naissance au cours du façonna- ge de à froid de la bande de feuillard, exercent leur action sur le cordon de soudure - en choisissant, pour constituer les électrodes, une matière dont les caractéristiques de résistance mécanique surpassent celles de la matière dont est faite la bande. En particulier, on peut obtenir de bons résultats en utilisant, par exemple, des électrodes ayant une teneur en manganèse com- prise entre 2 et environ 4%.