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On a déjà fait connaître de nombreuses propositions relatives à des dispositifs pour la fabrication de tubes, à partir d'une bande de tôle enroulée en hélice, dans lesquels on constitue le tube en soudant 1' un à l'autre les bords adjacents de la bande de tôle. Pour la soudure du joint, on doit en général, dans les dispositifs proposés, utiliser la sou- dure électrique par résistance, et les bords de la bande de tôle doivent être soudés soit à franc bord, soit, après un façonnage convenable d'un bord ou des deux bords, par recouvrement.
Dans les cas considérés, des difficultés résultent de la dis- position des électrodes, et dans la soudure du joint à franc bord, de la nécessité de serrer l'un contre l'autre les deux bords sous la pression nécessaire. Les artifices utilisés pour éliminer ces difficultés entrai- nent généralement la nécessité de guider et de maintenir d'une façon très précise le tube en cours de réalisation, sur une longueur relativement grande.
Il en résulte une grande sensibilité en ce qui concerne le cali- brage de la largeur de la bande de tôle sur toute sa longueur, de sorte que même de petits écarts, tels que les écarts inévitables sur les bandes de tôle, peuvent provoquer des incidents et l'interruption de la fabrication
Jusqu'à présent, on ne connaît donc pas de machine ou de dispositif sur les- quels on puisse fabriquer en continu des tubes calibrés au moyen d'une sou- dure en hélice.
L'objet de la présente invention est un dispositif pour la fa- brication de tubes par soudure du joint à partir d'une bande de tôle en- roulée en hélice, qui est bien approprié à tous égards pour les conditions existant en exploitation pratique, et qui permet la fabrication continue de tubes calibrés de dimensions constantes, à partir même de bandes de tôle dont la largeur varie sur leur longueur dans un Intervalle de tolérances relativement grand. L'invention procède de l'idée qu'il est possible de construire d'une façon notablement plus simple le dispositif pour la fabrication des tubes, en posant un cordon de soudure par le procédé par fusion., c'est-à-dire par soudure à l'arc.
L'invention repose de plus sur la notion que c'est seulement au début de la fabrication du tube, qu'il est nécessaire de cintrer la bande de tôle très exactement suivant la forme d'hélice nécessaire, et de la diriger sur sa première spire pour que la soudure du joint puisse commencer. Dès qu'un début de tube est réalisé de cette façon, il n'est pas nécessaire de cintrer la bande avec la même précision, car le cintrage correct se produit de lui-même lors de la soudure à la portion de tube déjà finie, et par suite, il suffit de faire avancer la bande de tôle en veillant à ce que le tube formé se déplace plus loin suivant son axe. Il faut en tout cas empocher en même temps que le tube en cours de réalisation prenne au cours de la continuation de la fabrication un diamètre plus grand.
Conformément à l'invention, le dispositif est donc construit de telle manière que la bande de tôle, entraînée au moyen d'un cylindre d'entraînement à commande mécanique à travers un dispositif de cintrage, soit guidée dans un dispositif en forme de gaine, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du tube à fabriquer, et qui le dirige jusqu'à l'emplacement de soudure, et que le tube soudé fini continue à se déplacer sur des palierssupports qui le maintiennent en position axiale correcte.
Le dispositif de guidage en forme de gaine peut, dans cette position, être chargé d'une partie du travail de cintrage, de sorte qu'il est inutile que le dispositif de cintrage soit réglé d'une façon aussi précise sur un rayon de cintrage correspondant au diamètre du tube à réaliser.
Dans le dispositif conforme à l'invention, on peut utiliser un dispositif de cintrage muni de trois cylindres. Mais on réalise une forme constructive plus simple en constituant le dispositif de cintrage par un cylindre de cintrage disposé dans l'intérieur de la gaine et parallèlement à son axe, à l'emplacement où la bande de tôle pénètre dans la gaine de cintrage et dé guidage, par un deuxième cylindre de cintrage disposé avant la gatne et par la paroi de la gaine elle-même. D@@S ce cas, l'entrée de la gaine est donc utilisée avec sa paroi, au lieu d'un troisième cylindre de cintrage.
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Attendu que, comme on l'a déjà mentionné, dans le réglage du. dispositif de cintrage, la précision n'importe pas beaucoup, le déplacement du cylindre de cintrage disposé avant la gaine peut être utilisé pour déporter vers la bande de tôle qui suit le point où les arêtes à souder commencent à se rencontrer, et ainsi de localiser à un emplacement désiré le point de soudure.
Cette possibilité trouve naturellement une limite au début de la fabrication du tube, lorsque, par le réglage du cylindre de cintrage le rayon de cintrage du tube à fabriquer est obtenu.
Pour empêcher le passage du métal de soudure liquide vers l'intérieur du tube, il est recommandable de renforcer les bords de la tôle à souder dans la région de l'emplacement de la soudure par un bloc de glissement en cuivre ou métal analogue de préférence à refroidissement par circulation d'eau, ou un dispositif analogue. Comme par suite de la disposition du bloc de glissement, le cylindre de cintrage disposé dans l'intérieur du tube à façonner doit être en conséquence maintenu plus court, il est avantageux de régler le cylindre de cintrage disposé avant la gaine de cintrage et de guidage, dans un sens tel que la bande de tôle soit, à son bord arrivant directement à l'emplacement de soudure, cintrée plus fortement qu'à son bord arrivant à l'emplacement de soudure seulement après avoir quitté la gaine.
Il est de grande importance au début de la fabrication du tube que la bande de tôle, qui du fait du dispositif de cintrage et de la gaine, prend un arrondi correct, soit déplacée correctement conformément à la courbe de l'hélice, jusqu'au début du joint soudé. A cet effet dans le dispositif conforme à l'invention, on dispose dans la gaine de guidage au moins un organe de pression, de préférence réglable, par lequel le bord arrière de la bande de tôle est dirigé de la façon nécessaire.
Cet organe de pression est chargé très fortement au début de la fabrication du tube, tandis qu'ultérieurement en service continu il est à peine chargé, car le tube fini lui-même entraîne automatiquement la bande de tôle poussée par l'arrière avec la pente nécessaire.
En service continu, il se fait aussi une décharge notable du dispositif de cintrage et de la gaine de guidage, car le tube fini contribue dans une mesure considérable au cintrage de la bande de tôle.
Les paliers-supports maintenant le tube soudé fini en position axiale par rapport à la gaine de cintrage et de guidage peuvent être réalisés d'une façon quelconque. On établit un mode de réalisation particulièrement simple avec un dispositif dans lequel le tube fini continue à avancer dans une direction sensiblement horizontale, lorsque les paliers-supports sont exécutés de telle manière que le tube repose sur des rouleaux cylindriques disposés horizontalement, et est empêché par une butée, de préférence, réglable, disposée à une certaine distance du manchon de cintrage et de guidage, de rouler en dehors de la position dirigée suivant l'axe. La possibi- lité de déplacer la butée offre l'avantage de permettre de façonner même des bandes de tôle non rognées présentant des écarts de largeur relativement importants.
Dans ce cas,le tube fini peut être dévié par déplacement de la butée dans un sens ou dans l'autre de sa position correcte par rapport à l'axe, ce qui permet de mettre les bords à souder de la tôle en position correcte pour la soudure l'un par rapport à l'autre, malgré les écarts existants .
Pour mieux faire comprendre le principe et l'économie de l'inven- tion, on va décrire celle-ci sur un exemple de réalisation non limitatif, en se référant au dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 représente en plan un dispositif pour la fabrication de tubes, dans lequel le tube fini se déplace en direction horizontale.
La figure 2 est une coupe en travers du dispositif de cintrage, prise suivant la ligne I-I de la figure 1.
La figure 3 représente en perspective le bloc re guidage disposé
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dans l'équipement, sur la figure 1 en dessous de l'emplacement de la soudure.
Dans l'équipement selon la figure 1, la bande de tôle 1 est tirée d'une bobine d'approvisionnement 2, à travers un dispositif de dressage
3 formé de trois rouleaux, par une paire de cylindres transporteurs 4. Les cylindres de transports 4 sont entraînés., par l'intermédiaire d'un réducteur
5, par un moteur 6, et déplacent la bande de tôle 1 à travers un dispositif de guidage 7 vers la machine proprement dite pour la fabrication des tubes.
Cette machine est constituée par une gaine 8 de cintrage et de guidage, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du tube à fabriquer et par deux rouleaux de cintrage 9 et 10, et comporte un bloc de pression
11 pour le guidage de la tranche arrière de la bande de tôle 1, ce bloc étant réglable au moyen d'un volant 12 ou organe analogue. L'emplacement de soudure où le cordon de soudure est formé par soudure par fusion est dé- signé par 13. En dessous de l'emplacement de soudure 13 est disposé un bloc de glissement 14, qui de préférence est exécuté en cuivre et muni d'un re- froidissement par circulation d'eau.
Le rouleau de cintrage 9 est, comme le montre la figure 2, dis- posé dans l'intérieur de la gaine 8. Par rapport au bloc de glissement, le rouleau de cintrage 9 n'a qu'une longueur telle que le bord antérieur de la bande de tôle 1 qui y est amenée n'est plus soutenu par ce rouleau. Comme le montre la figure 1, la, partie droite du rouleau de cintrage 9 est .disposée en porte-à-faux, le rouleau étant supporté à son extrémité gauche et dans sa partie centrale. Les paliers 15 du rouleau de cintrage 9 sont fixés sur une tôle épaisse 16 cintrée et engagée dans la gaine 8 (voir figure 2), la tranche Inférieure et la tranche de droite de cette tôle correspondant sensiblement à la forme hélicoïdale de la bande de tôle cintrée 1.
La tôle 16 présente un évidement dans lequel le bloc de pression 11 qui peut être déplacé au moyen du volant 12, par exemple à l'aide d'une tige filetée, est mobile de façon à pouvoir, suivant les besoins, être avancé au-dessus de l'arête antérieure de la tôle 16. Les chevalets de paliers 15 sont avec avantage exécutés de telle manière que la hauteur du cylindre de cintrage 9 puisse être réglée en vue de l'adapter aux différentes épaisseurs de la bande de tôle introduite et amenée.
Le rouleau de cintrage 10 est disposé dans le bâti de la gaine 8 au-dessus de l'orifice d'entrée de la bande de tôle 1 dans la gaine. Ses paliers sont de même mobiles en hauteur. Le rouleau 10 est utilement régléde façon à se trouver un peu plus bas par son extrémité antérieure, c'est- à-dire de droite, de sorte que la bande de tôle est le plus fortement cintrée à son arête de droite qui ne repose plus complètement sur le rouleau de cintrage 9. Comme, en service continu, la gaine 8 et le tube en cours de fabrication peuvent se charger d'une partie considérable du travail de cintrage, le réglage du rouleau 10 peut alors être utilisé aussi pour déplacer le point de soudure 13.
Le bloc de glissement 14, comme le représente la figure 3, est fixé sur un support 17 qui forme un levier à deux bras et est articulé dans le bâti de la gaine 8 en dessous du rouleau de cintrage 10, de façon à se trouver en dessous de la bande de tôle 1 amenée à la machine et en dessous du dispositif de guidage 7. Les organes de pression qui attaquent le bras libre du support 17 refoulent fortement le bloc de guidage 14 du dessous contre les deux bords à souder de la bande de tôle 1.
Le tube réalisé par la soudure du joint est désigné par 18 et repose sur les rouleaux cylindriques 19 disposés horizontalement. Sur un chevalet fixe 20 ou élément analogue, est disposée une butée 22 réglable au moyen d'un volant 21, et qui maintient le tube tournant sur lui-même et en même temps avançant en position axiale par rapport à la gaine 8.
Le fonctionnement de l'équipement décrit est le suivant. La bande de tôle tirée de la bobine de réserve 2 est dirigée entre les rouleaux du dispositif de dressage 3 vers les rouleaux de transport 4. Sur son parcours, la bande de tôle 1 est guidée des deux côtés par des butées latérales
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de telle façon qu'elle arrive dans la position correcte entre les cylindres de transport 4. De ces cylindres, la bande de tôle est dirigée par le dispositif de guidage 7 à travers les cylindres de cintrage 10 et 9. En passant au-dessous du rouleau de cintrage 10 et au-dessus du rouleau de cintrage 9, la bande de tôle 1 arrive dans l'intérieur de la gaine 8.
Dans ce parcours, la bande de tole 1 est cintrée en hélice de façon que son rayon de cintrage corresponde au diamètre intérieur du tube à fabriquer.
Le dispositif de guidage 7 non seulement guide la bande de tôle 1 sur ses deux côtés, mais empêche aussi son bombage vers le bas ou vers le haut.
La bande de tôle cintrée se déplace en avançant dans l'intérieur de la gaine 8, son arête postérieure étant guidée sur la tranche antérieure, profilée en hélice, de la tôle épaisse 16. Le bloc de pression 11, dont la tranche antérieure est utilement chanfreinée, force la bande' de tôle 1 sous la forme hélicoïdale exactement correcte, de sorte que son début, lorsqu'elle quitte la gaine, se trouve par son arête postérieure exactement contre la tranche antérieure de la bande 1 qui continue à avancer Dans le cas où cette position n'est pas encore exactement réalisée, on peut par déplacement du bloc de pression 11, établir la position correcte, de façon qu'ensuite on puisse commencer la soudure. Le tube 18 est formé par la soudure des bords.
Dans cette opération, le bloc de glissement 14, refroidi par circulation d'eau, empêche que le métal de soudure liquide passe vers-l'intérieur. En même temps, il lisse par l'intérieur le cordon de soudure.
Aussitôt que quelques spires ont été soudées pour former le tube 18, le tube fini trouve un appui sur la butée 22 et est ainsi maintenu en coopération avec les rouleaux d'appui 19, en position exactement axiale par rapport à la gaine 8. A partir de cet instant, les guidages dans 1' intérieur de la gaine 8, à savoir la surface antérieure de guidage de la tole 16 et le bloc de pression 11, ne sont pour ainsi dire plus chargés; au contraire le tube en fabrication 18 entraîne automatiquement de la façon correcte la bande de tôle cintrée 1 introduite dans la machine, sans que des guidages particuliers soient encore nécessaires pour la réalisation de la courbe hélicoïdale. De plus, les rouleaux de cintrage 9 et 10, ainsi que la gaine de cintrage et de guidage 8 sont également déchargés dans une large mesure du travail de cintrage.
L'action de la gaine 8, à partir de cet instant ne consiste plus pour l'essentiel que dans le guidage du tube en fabrication, et dans la limitation de son diamètre.
La soudure du joint se fait de préférence au moyen d'une soudure électrique à l'arc, soit au moyen d'électrodes enrobées dans une matière protectrice, soit en utilisant un fil de soudure non enrobé avec apport continu d'une poudre à souder formant une couche protectrice. Peu avant l'emplacement de soudure, l'opérateur qui dessert l'équipement peut observer si les bords à souder de la bande de tôle 1 se trouvent en position relative correcte. Si cette position n'était pas parfaitement exacte en raison des imprécisions de la largeur de la bande de tôle, il peut par déplacement de la butée 22, déporter quelque peu le tube fini 8 dans un sens ou dans 1' autre en dehors de sa position axiale. On peut ainsi obtenir que les deux arêtes se joignent toujours correctement.
Pour faciliter le déplacement de la butée 22, on peut, au lieu du volant 21, utiliser une commande mécanique embrayée, par exemple au moyen d'une commande par boutons-poussoirs, à volonté pour l'un ou peur l'autre des sers de déplacement. L'opérateur peut alors,sans être contraint de quitter son emplacement dé travail, et sans observer les arêtes de la bande de tôle, interrompre le travail immédiatement en avant de l'emplacement de soudure, et commander le réglage nécessaire de la position du tube 18, de façon à correspondre aux tolérances et aux inexactitudes de dimensions de la bande de tôle.
Comme la présence d'inexactitudes de ce genre modifie la position des bords de la tôle qui se rencontrent, il faut natu rellement dans chaque cas, réaliser aussi un déplacement de l'emplacement de soudure afin que le cordon de soudure soit localisé exactement sur les bords join-
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tifs de la tôle.
L'équipement selon l'invention permet de la façon décrite la fabrication continue de tubes avec cordon de soudure à courbe en hélice.
Le tube fini est tronçonné dans les longueurs désirées, par exemple par coupure au chalumeau ou à la scie. Quand le contenu de la bobine d'ap- provisionnement 2 est consommé, on soude la fin de la bande de tôle 1 dé- vidée, au commencement d'une nouvelle bande de tôle, et on pose la nouvelle bobine d'approvisionnement à la place de l'ancienne. Ensuite on peut con- tinuer la fabrication du tube. Un emplacement éventuellement défectueux du cordon de soudure qui se produit lors de l'arrêt de l'équipement, iné- vitable pour la soudure de la nouvelle bande de tôle, peut facilement être amélioré après coup par soudure à la main.
Grâce à la réunion par soudure de bandes de tôle à travailler successivement.on .peut donc dans l'équipement selon l'invention réaliser une fabrication de tubes pratiquement ininterrompue.