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La présente invention est relative à un dispositif pour l'a- lignement, par l'intérieur, de conduites à souder bout à bout, com- @ prenant, d'une part, des mâchoires pouvant être déplacées dans .des plans radiaux entre deux supports immobilisés angulairement l'un par rapport à l'autre, lorsqu'on déplace axialement à leur contact des rampes mobiles par rapport à ces supports et contre lesquelles les mâchoires sont maintenues appliquées par l'intermédiaire de ressorts, d'autre part, des secteurs métalliques en un métal non soudable à l'aide de la soudure servant à la réunion des conduites, les dits secteurs étant montés sur les dites mâchoires, un peu en retrait par rapport à la partie de celles-ci pouvant venir en contact avec l'intérieur des conduites et formant, par leur ensemble,
une bague destinée à limiter la pénétration du métal de soudure à l'intérieur des conduites.
On connaît des dispositifs de ce genre dans lesquels les mâchoires susdites sont obligées de s'écarter de 1 'axe quand on enfonce entre elles un oöne déplacé axialement entre les deux supports par la mise en rotation d'une tige filetée engagée dans un écrou solidaire du cône. Les mâchoires sont guidées au cours de leur déplacement par des rainures radiales ménagées dans les deux supports susdits qui sont solidaires l'un de l'autre. Les secteurs montés en retrait sur elles ont leurs lèvres voisines parallèles à la direction axiale.
Lorsque les mâchoires s'écartent de l'axe, les lèvres voisines des secteurs s'écartent également l'une de l'autre, de sorte qu'après exécution du soudage, il peut subsister entre elles de gros bourrelets de métal de soudure que l'on doit faire disparaître par burinage lorsque les dites conduites doivent servir de pipe-lines pour le transport de pétrole. Ce travail de burinage, qui doit se faire après l'exécution du joint soudé en frappant une tige portant un burin circulaire, à partir de l'extrémité libre de la dernière conduite soudée, constitue untravail relativement long qu' il est très diffici- le de réaliser convenablement.
La présente invention a comme objet un dispositif d'alignement intérieur des conduites à souder bout à bout grâce auquel il ne peut pas se former de gros bourrelets intérieurs de soudure à l'en- droit des joints.
Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que les mâchoires susdites sont au minimum au nombre de quatre et sont montées par moitié sur un premier support qui est mobile axialement par rapport à un deuxième support portant l'autre moitié des mâchoires, en ce que les mâchoires portées par le premier support alternant avec celles portées par le deuxième support et sont entraînées axialement avec ce premier support, en ce que chaque support présente des rampes qui coopèrent avec les mâchoires portées par l'autre support de façon à déplacer simultanément toutes les mâchoires dans des plans radiaux, vers l'extérieur ou vers l'intérieur selon le sens dans lequel on déplace le premier support par rapport au deuxième, en ce que les secteura susdits se terminent obliquement par rapport à la direction axiale,
en ce que les extrémités des secteurs mobiles axialement avec le premier support sont convergentes dans le sens du déplacement provoquant le déplacement simultané de ces mâchoires vers l'extérieur tandis que les extrémités des autres secteurs sont parallèles à cel- les des premiers secteurs et sont en contact avec celles-ci quand les mâchoires sont appliquées contre l'intérieur des conduites, en ce que l'angle, dénommé ci-après Ó, que chaque extrémité d'un secteur
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fait avec la direction axiale est relié à l'angle, dénommé ci-après /? , que les rampes susdites font avec la même direction axiale par la relation tg Ó= 2 tg ss sin Ó dans laquelle Ó est l'angle au centre de chacun des secteurs susdits.
Grâce à ce dispositif, quand on écarte de l'axe des conduites les secteurs qui constituent une bague en regard du joint à souder, l'écartement dans le sens circonférentiel des lèvres obliques voisines qui en résulte est compensé par un rapprochement dans le sens axial des lèvres obliques des secteurs portés par un des supports par rapport à ceux portés par l'autre support.
Il va de soi, qu'en pratique, on peut adapter un nombre pair quelconque des secteurs pourvu que ce nombre soit au moins égal à quatre mais les essais ont montré qu'avec quatre secteurs seulement s'étendant chacun sur 90 degrés on obtenait un excellent alignement des conduites à souder.
Dans ce cas, le dispositif selon l'invention comprend deux mâchoires diamétralement opposées montées sur un des supports et dont les secteurs s'étendent sur 90 degrés tandis que deux autres mâchoires diamétralement opposées sont montées sur l'autre support, les secteurs de ces deux autres mâchoires s'étendant également sur 90 degrés, l'angle Ó étant relié à l'angle par la relation tgÓ= Ú2 tg fi .
Les secteurs ne doiveit pas nécessairement être mobiles par translation. Dans une forme avantageuse,les mâchoires susdites pivotent par rapport au support qui les porte, autour de pivots orientés de façon à permettre les déplacements radiaux des dites mâchoires sous le contrôle des rampes portées par l'autre support.
De préférence, les supports susdits sont constitués par deux cuvettes ouvertes l'une en regard de l'autre et dont les flasques présentent des parties coupées et pliées vers l'axe de façon à constituer des rampes pour des leviers pivotant par rapport à l'autre cuvette et constituant les mâchoires à rapprocher et à éloigner de l'axe.
D'autres particularités et détails dedl'invention apparattront au cours de la description des dessins anexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes d'exécution du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale tans une forme d'exé- cution préférée du dispositif suivant l'invention,cette coupe étant faite pour la position de certains de ses éléments avant leur application contre l'intérieur des conduites à aligner.
La figure 2 est, après brisure partielle, une vue en élévation du dispositif suivant la figure 1, après application des mâchoires contre l'intérieur des conduites à aligner.
La figure 3 est une coupe transversale par un plan désigné par la ligne III-III à la figure 2.
La figure 4 représente schématiquement deux secteurs dans leurs positions la plus rapprochée et la plus éloignée de l'axe.
Les figures 5 à 7 représentent les extrémités des deux secteurs voisins dans différentes positions.
La figure 8 facilite la compréhension de l'établissement d'une relation entre l'angle des extrémités des secteurs avec la direction axiale et l'angle d'une rampe servant à éloigner les mâchoires de l'axe.
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' La figure 9 représente en perspective une autre forme d'exé- cution d@@dispositif suivant l'invention.
Dans ces différentes figures,les mêmes notations de réfé- rence désignent des éléments identiques.
Le dispositif représenté aux figures 1 à 3 comprend deux leviers 2 pouvant pivoter autour de pivots 3 diamétralement opposés et portés par le fond 4 d'une cuvette 5. Ces leviers jouent le rôle de mâchoires quand ils sont écartés de l'axe de la cuvette à partir de la position représentée à la figure 1 jusque dans la position représentée aux figures 2 et 3 pour être appliqués contre l'intérieur des deux conduites 6 et 7 à souder.
Les conduites 6 et 7 peuvent, en outre, être maintenues dans le même alignement par l'intermédiaire de deux autres mâchoires analogues à celles constituées par les leviers 2, les pivots de ces autres mâchoires étant aux extrémités d'un diamètre perpendiculaire à celui par lequel passent les pivots 3. Ces deux autres mâchoires sont désignées par 8.
Les pivots 9 des leviers constituant ces deux autres mâchoires sont portés par le fond 10 d'une deuxième cuvette 11 qui est ouverte en regard de la cuvette 5.
Les flasques de chacune de ces cuvettes présentent des parties coupées désignées respectivement par 12 et 13 qui sont pliées vers l'in- térieur. Les leviers 2 et 8 sont maintenus appliqués contre les parties pliées désignées respectivement par 13 et 12, sous l'action de ressorts 14 et 15. Les ressorts 14 sont fixés par l'intermédiaire de plaquettes 16 sur une buselure 17 solidaire du fond 4 de la cuvette 5.
Cette buselure est traversée par une tige 18 que l'on peut mettre en rotation à partir de son extrémité 19. Cette tige présente une partie filetée 20 qui est engagée dans un écrou 21 solidaire du fond 10 de la cuvette 11. Cet écrou porte des plaquettes 22 auxquelles sont atta chés les ressorts 15.
La tige 18 est empêchée de se déplacer axialement par rapport à la cuvette 5, par exemple, par l'intermédiaire de deux goupilles 23 et 24. Si on fait tourner cette tige dans le sens convenable, la cuvette 11 est rapprochée de la cuvette 5. Il en résulte que les parties pliées 13 qui servent de rampe pour les extrémités libres des leviers pivotants 2 obligent ceux-ci à s'écarter de l'axe des conduites 6 et 7 jusqu'à ce qu'ils soient appliqués contre l'intérieur de celles-ci.
En même temps, les leviers pivotants 8 sont entraînés axialement avec la cuvette 11, glissent au contact des parties découpées 12 de la cuvette 5 et sont également écartés de l'axe des conduites 6 et 7 jus- qu'à ce qu'ils soient appliqués contre l'intérieur de celles-ci.
Il est à noter que la cuvette 11 est empêchée de tourner par rapport à la cuvette 5 par le fait que les leviers 2 et 8 sont latéralement en contact avec les lèvres 25 et 26 des parties des flasques des cuvettes avec lesquelles les rampes 12 et 13 sont pliées vers l'axe.
Les leviers pivotants 8 et 2 portent des secteurs métalliques désignés respectivement par 27 et 28. Ces secteurs sont légèrememt en retrait par rapport à la partie des leviers pouvant venir en contact avec l'intérieur des conduites 6 et 7. Ces secteurs forment par leur ensemble une bague destinée à limiter la pénétration du métal de soudure à l'intérieur des conduites pendant le soudage du joint.
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Les extrémités des secteurs 27 qui sont mobiles axialement avec la cuvette 11 sont convergentes dans le sens de la flèche X pro- voquant le déplacement simultané des mâchoires vers l'extérieur. Les extrémités des secteurs 28 sont parallèles à celles des secteurs 27 et sont en contact avec celles-ci quand les mâchoires 8 et 2 sont ap- pliquées contre l'intérieur des conduites 6 et 7.
Si Ó désigne l'angle que chaque extrémité d'un secteur fait avec la direction axia- le., si désigne l'angle que les rampes 12 et 13 font également avec la direction axiale, et si µ' désigne l'angle au centre de chacun des secteurs 27 et 28, on doit avoir la relation tg Ó = 2 tg ss sin Ó
2 pour que les extrémités des secteurs 27 restent en contact avec celles des secteurs 28, même lorsque ces secteurs ont été éloignés de l'axe et sont venus occuper la position représentée aux figures 2 et 3.
En effet, supposons que les deux secteurs adjacents 27 et 28 sont en contact lorsqu'ils occupent leur position la plus rapprochée de l'axe. Supposons que ces secteurs soient éloignés radialement de l'axe parallèlement à eux-mêmes et sans déplacement axial, jusqu'à venir oc- cuper une position telle que celle représentée en traits interrompus et qui correspond au contact des mâchoires qui les portent avec l'in- térieur des conduites. Désignons par ¯ R la distance entre les deux positions extrêmes. Désignons par x la distance entre les extré- mités voisines des secteurs dans leur position la plus éloignée de l'axe. Comme on peut le constater, on a la relation sin
EMI4.1
x -L,2 2 Ll R d'où on déduit x = 2 ¯ R sin Ó.
Supposons que lorsque2les secteurs 27 et 28 étaient les plus rapprochés de l'axe, ils occupaient une position telle que celle représentée à la figure 5. En s'éloignant de l'axe, sans aucun déplacement axial, ils occupent une position telle que celle représentée à la figure 6. où x désigne également la distance qunsépare circonférentiellement les-lèvres des secteurs 27 et 28 qui étaient en contact à la figure 5. La distance qui sépare ces deux lèvres dans le sens axial est désignée par y. On voit qu'on a la relation tgo(.
=x.
Considérons maintenant à la figure 8 l'angle /? qui corres- pond à l'angle de la rampe 12 ou 13. A un déplacement radial 4 R des mâchoires, correspond un déplacement axial y de la cuvette 11 par rapport à la cuvette 5. On voit sur cette figure que tg ss= ¯R d'où on déduit
EMI4.2
on déduit y tg /3
La valeur de 1 ainsi obtenue est évidemment la même que celle intervenant dans l'expression de tg Ó. Si dans cette dernière expression on remplace x et iL par leurs valeurs on a
EMI4.3
1\ sin y- tg fi tg 0( = 2 '-' R il -r R 2 tg fi sin 2.
Si Ó= 90 degrés comme dans le cas des figures 1 à 3, sin Ó 2 = 1 et tg Ó = Ú2 tg ss. On voit donc que dans ce cas . 0( doit Ú2
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être plus grand que ss.
Si au lieudde quatre secteurs portés, par moitié, alternative- ment par les cuvettes 5 et 11, il y en a six, on a: Ó= 60 degrés, sin =1 et tg Ó- tg ss. Dans ce cas' les rampes 12 et 13
2 2 ont donc la même inclinaison que les extrémités des secteurs par rap- port à la direction axiale.
Si les secteurs sont au nombre de huit, portés alternativement par les cuvettes 5 et 11, on a : Ó = 45 degrés, sin Ó -
2 0,383 et tg Ó =0,766 tg ss.
On voit que dans ce cas, l'angle de la rampe doit être plus grand que l'angle des extrémités des secteurs avec la direction axiale.
Ces considérations montrent que pour n'importe quelle inclinaison jugée convenable pour la rampe, on peut déterminer avec précision l'inclinaison à donner aux extrémités des secteurs pour que ces extrémités restent en contact, comme représenté à la figure 7, lorsque leur déplacement radial est accompagné d'un déplacement axial.
Dans les considérations théoriques qui précèdent, on a supposé que les secteurs subissaient un déplacement radial parallèlement à eux-mêmes. Dans les formes d'exécution représentées aux figures 1 à 3, les déplacements des secteurs ne correspondent par exactement à cette hypothèse puisque les mâchoires constituées par les leviers 2 et 8 subissent un mouvement de pivotement. Toutefois, l'expérience montre qu'étant donné l'amplitude des déplacements en cause, l'emploi de mâchoires pivotantes est parfaitement acceptable et ne donne pas lieu à la formation d'un joint gênant entre les extrémités des secteurs lorsque les mâchoires sont appliquées contre l'intérieur des conduites 6 et 7.
Dans le cas de secteurs 27 et 28 portés par des leviers pivotants, si le rapport de la distance qui sépare ces secteurs de leur axe de pivotement à la distance qui sépare cet axe du point de contact du levier correspondant avec la rampe sur laquelle celui-ci glisse est sensiblement différent de d'unité, il faut tenir compte de la valeur de ce rapport dans la relation donnant la valeur de tgÓ ,en multipliant par ce rapport la valeur donnée par la relation tg o = 2tgss sin .
A la figure 9, on a représenté une autre forme d'exécution 2 montrant que les supports des leviers pivotants constituant les mâchoi- res et des rampes obligeant ces leviers à s'écarter lorsque le support d'une moitié d'entre eux se rapproche de l'autre support ne doivent pas nécessairement être constitués par des cuvettes. Il est bien entendu que l'immobilisation angulaire de l'un des supports par rapport à l'autre doit être assurée pour que la rotation de la tige filetée 18 provoque le déplacement axial de l'écrou 21.
Des moyens assurant cette immobilisation angulaire n'ont pas été représentés pour ne pas compliquer inutilement la figure 90
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme d'exécution représentée et que bien des codifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.