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Prooédé et appareil pour la soudure de joints circulaires.,
La présente invention est relative à un procédé pour souder des joints oiroulaires existant entre des section alignées de tuyaux ou de tubes ainsi qu'à l'appareil servant à la mise en pratique de ce procédé.
L'invention a, entre autres, pour objet de permettre d'utiliser les produits ordinaires des fabricants de tuyaux et de tubes, c'est-à-dire les oourtes longueurs ou longueurs-types,
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pour la fabrication d'un produit de grande longueur en soudant ensemble les extrémités se rejoignant bout à bout de courtes longueurs de tuyaux ou de tubes, après que oes dernières ont été amenées à l'alignement. L'invention S'applique particuliè- rement aux sections de tuyaux de grands diamètres, bien qu'elle n'y soit pas nécessairement limitée.
On a déjà proposéde Souder les unes aux autres des sections de tuyaux par leurs extrémités alignées se rejoignant bout à bout, mais tous les procédés employés jusqu'à présent se sont révélés comme étant d'exéoution satisfaisante difficile, ont abouti à la produotion de joints soudés défectueux, ont exi- gé un temps considérable, ont nécessité un redressement ulté- rieur de la grande longueur de tuyaux, et des tubes fabriqués ont été sujets à divers autres inconvénients ou donné lieu à d'autres défauts qu'il n'est pas nécessaire d'exposer ici en dé- tail.
Le procédé suivant la présente invention ne comporte pas les défauts mentionnés ci-dessus et donne un produit droit exempt des efforts internes qui amènent la destruction du pro- duit et présentant des joints soudés d'une grande Solidité et d'une grande régularité.
Conformément à l'invention, pour souder des joints circulaires existant entre des sections alignées de tuyaux et de tubes, les sections alignées butent bout à bout les unes opn- tre les autres, les bords adjacents des sections sont fixés les uns aux autres et l'une des sections tourne oontinuellement pour obliger le métal qui Se trouve le long des marges des bords à cheminer à travers une zône de haute température, de manière que ces bords soient réunis par fusion.
Il est préférable d'assujettir ensemble les extrémi- tés se rejoignant bout à bout des sections de tuyaux avant l'o- pération de soudure proprement dite, et ce en soudant les borda
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et joints les uns aux autres à des intervalles espacés le long de ces derniers, cette opération étant désignée ci-après sous le nom de "soudure provisoire ou de repérage'
La soudure principale du joint peut être effectuée de toute manière appropriée, mais il est préférable d'employer des jets de flamme à haute tennérature comme, par exemple, la flam- me du ohalumeau oxy-aoétylénique.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que les bords extrêmes du bord du joint circulaire sont sou- mis uniformément à un chauffage préalable sur toute l'étendue de ce joint, antérieurement à la soudure principale. Ce résul- tat est obtenu, de préférence, en réglant la vitesse de rota- tion des seotions de tuyaux de manière que le métal qui se trou- ve le long des bords du joint traverse en premier lieu la zône de haute température à une vitesse relativement grande, suffi- sante pour empêcher la fusion du métal, puis ohemine à travers la dite zône à une vitesse relativement faible qui suffit à permettre la fusion du métalo
La rotation des sections de tuyaux peut être assurée de différentes manières,
mais il est préférable d'employer à cet effet un appareil comprenant un arbre de commande auquel sont reliées individuellement, au moyen d'un système d'embraya- ge, deux sources de force motrioe distinctes. L'embrayage uti- lisé pour passer d'une source de force motrioe à l'autre est établi ou est combiné aveo un frein de telle façon que, en même temps que s'opère la translation de l'embrayage, un freinage est exeroé sur la partie qui ohemine à une grande vitesse.
Ceci a de l'importance lorsque l'on veut ramener la vitesse de la section de tuyau qui tourne de la grande vitesse de ohauffage préalable à, la petite vitesse de soudure,et ce d'une manière rapide afin que le mécanisme de commande ne soit pas exposé aux efforts provenant des changements de vitesse brusques et de
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manière que la chaleur produite dans les sections par suite du chauffage préalable puisse être efficacement utilisée. En- fin, une autre caractéristique de l'invention, c'est la maniè- re dont on obtient une soudure éminemment bonne en tirant par- tie de la tendance qu'a le métal fondu à descendre en s'écoulant le long de la surface inclinée du joint.
Un moyen très effioaoe pour régler la hauteur ou achèvement complet de la soudure con- siste à faire varier la position de l'agent de chauffage par rapport du haut de la courbe du joint, c'est-à-dire à faire va- rier l'inclinaison de la pente à la zône de fusion. L'écoulement du métal fondu sous le oontrôle de la tension à la Surface et de la pesanteur peut être réglé et utilisé de manière à assurer une soudure présentant un contour prédéterminé. A ce procédé de soudure sont appliqués les principes exposés dans le brevet français de la demanderesse No 667.020, du 7 Janvier 1929.
Dans certains cas, du métal fondu peut être formé sur le oôté montant du tuyau, son adhérence au joint et les effets de la tension à la surface produisant un effort de traction qui aide le joint mobile à transporter le métal, pendant qu'il est enoo- re fondu, jusqu'en haut, d'où ce métal s'éooule le long du joint pour former une soudure de l'ampleur voulue.
Pour la mise en pratique de cette partie de l'inven- tion, un appareil de réglage est combiné aveo l'appareil à sou- der pour permettre de placer la pointe du chalumeau dans la po- sition voulue et, par conséquent, régler la position des flam- mes à souder par rapport au joint que l'on veut souder de façon que le point où là soudure se fait au moment oonsidéré puisse être déplacé ou maintenu fixe pendant l'opération suivant les exigences de chaque cas.
D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront d'après la desoription qui suit, en ré- férenoe aux dessins annexés dans lesquels : @
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La figure I est un plan schématique d'un appareil destiné à exéouter les différentes phases d'un procédé basé sur l'invention.
La figure 2 est un plan partiel d'une partie d'un sup- port oombiné aveo la table pour la soudure provisoire.
La figure 3 est une élévation latérale du détail re- présenté sur la figure 2.
La figure 4 est une élévation de face du dit détail,
La figure 5 est une élévation de face d'une machine pour souder mécaniquement des sections de tuyaux placées bout à bout, certaines parties étant coupées pour en faire voir les détails.
La figure 6 est une vue en plan de la dite machine dont les détails sont représentés du fait que certaines parties de la dite maohine sont coupées.
La figure 7 est une élévation en bout de la dite ma- ohine.
La figure 8 est une coupe longitudinale, suivant la ligne 8-8 de la figure 6, du carter à embrayages et des embraya- ges montés dans ce dernier.
La figure 9 est une vue de détail en élévation, à plus grande échelle, du ohalumeau et de Son mécanisme de réglage.
La figure 10 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 6, montrant l'assemblage du disposi- tif pour mettre le ohalumeau en positiono
Sur les dessins, qui montrent un appareil pour la mise en pratique du procédé selon l'invention, on a représenté sohé- matiquement un magasin d'approvisionnement @ qui Sert à livrer les sections de tuyaux 10 à une table T pour la Soudure provi- soire. De cette table, les seotions assemblées provisoirement passent à la maohine à souder W.
En admettant que l'invention soit utilisée dans une
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installation pour la fabrication des tuyaux, le magasin S re- présente la dernière partie d'une installation de ce genre.
Les sections de tuyaux livrées à la table T Sont amenées à l'alignement, les extrémités sont rejointes bout à bout et un ouvrier, au moyen d'un chalumeau acétylénique à main, ou de toute autre manière convenable, telle que la soudure à aro, soude ensemble les bords se rejoignant bout à bout ou butant les uns contre les autres, des Sections de tuyaux, et ce en un certain nombre de points espaoés le long du joint ainsi formé. On a jugé que trois points étaient suffisants pour un tuyau d'environ 20 om. de diamètre intérieur, l'étendue de cha- que soudure étant inférieure à 18 mm. environ.
Grâce à cette opération, les sections de tuyau sont fixées ensemble par un joint intégral, une des Sections étant tenue serrée d'une façon positive par des pinoes qui, lorsqu'elles sont mises en rota- tion, assurent que toutes les autres sections raccordées à la section serrée se déplaceront simultanément.
La table T pour la soudure provisoire peut être éta- blie de toute manière convenable; dans une disposition adoptée de préférence, cette table oomporte un couloir incliné 12 par- tant du magasin S. Le couloir peut se oomposer d'un certain nombre de poutrelles en 1 13 reposant sur des fondations con- venables s'étendant longitudinalement et parallèlement aune certaine distance les unes des autres et étant inclinées par rapport à l'horizontale. A l'extrémité inférieure de ohaque pou- trelle 13, est fixé, de toute manière convenable, le porte-rou- leau 15. Celui-ci se compose d'une paire de canaux espacés 17 supportée par une autre paire de oanaux espacés 19.
Dans la sur- face supérieure des canaux 17 sont ménagés des évidements 21 depuis lesquels s'étendent, en descendant, des fentes 23 dans lesquelles sont prévues des portées ou ooussinets pour les rou- leaux 25. Une seotion de tuyau, roulant en descendant le long
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du oouloir, est empêchée de tomber sur les rouleaux 25 au moyen d'une butée d'arrêt convenable 14o Cette butée, oomme on le voit sur les dessina, peut être aotionnée de façon à permettre à l'une des seotions de passer sur les rouleaux, tout en empêchant les autres sections de Suivre ce mouvemento
Le oouloir 12 présente, de préférence, une largeur suffisante pour permettre la manutention à la fois d'au moins deux seotions dans le Sens longitudinal de ce couloir.
Des rou- leaux 27, montés transversalement aux rouleaux 25, permettent aux seotions de tuyaux de se mouvoir transversalement dans le sens du couloir pour faciliter les opérations d'alignement et de jonotion bout à bout qui sont nécessaires pour la soudure provisoire; ils Sont montés dans des coussinets formés dans les bras 29 de la traverse en forme d'U 31. Les fusées des rouleaux s'étendent au-delà des bras de la traverse et sont guidées à l'intérieur des fentes verticales 33 prévues dans les plateaux 35 qui peuvent être fixés aux oanaux 19 de toute manière voulue.
La traverse 31 est reliée directement à un dispositif de levage ou de soulèvement comme, par exemple, le oylindre hydraulique 37 monté Sur une fondation convenable quelconque, par exemple oel- le du oouloir lui-même. En disposant par séries un certain nom- bre de rouleaux 27, il est possible d'aligner ralidement, aveo facilité, un grand nombre de seotions de tuyaux sans augmenter les dimensions du couloir 12 au-delà de la longueur d'une sec- tion de tuyau.
A l'état normal, lors qu'ils Sont dans la position abais- sée, les rouleaux 27 sont hors de contaot avec toute section de tuyau supportée par les rouleaux 25. La manutention de ces sec- tions en vue de la soudure des borda alignés se trouve ainsi fa- oilitée, attendu que les rouleaux 25 permettent aux sections de tuyaux de tourner facilement. Après que la soudure provisoire ou par points espacés a été achevée, la pression est transmise au
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oylindre 37, les sections sont soulevées par les rouleaux 27, hors de contact avec les rouleaux 25, puis elles sont ensuite poussées ou mues de toute autre manière le long des rouleaux jusqu'au transporteur 39 qui les conduit à la machine W pour la soudure définitive.
Les rouleaux 25 sont, de préférenoe, disposés et éta- blis avec des dimensions convenables telles que les sections de tuyaux de même diamètre reposant Sur les rouleaux, et qui sont, bien entendu au même niveau, seront mises en position avec leurs parties métalliques à l'alignement. On peut ainsi éviter l'emploi de dispositifs de serrage. Toutefois, des gaba- rits ou des dispositifs de Serrage tubulaires peuvent être em- ployés pendant la soudure provisoire pour assurer l'alignement parfait des parties métalliques des sections de tuyaux.
La machine W pour la soudure définitive comprend un certain nombre de porte-rouleaux 20 alignés, un organe de ser- rage 22 qui, comme cela va être expliqué ci.,après, engage, pour la serrer, une des sections de tuyaux 10 assemblée en position voulue pour que cette section puisse tourner. Le dispositif servant à faire tourner l'organe de Serrage à un certain nombre de vitesses différentes peut consister en un simple dispositif moteur auquel est relié un appareil réducteur de vitesse à l'ai- de duquel on peut obtenir un certain nombre de vitesses diffé- rentes de l'organe de serrage, toutefois, dans la disposition adoptée de préférence, il est fait usage d'un moteur à grande vitesse 26 et d'un moteur à petite vitesse 28 accouplés, par l'intermédiaire d'un embrayage 30, aveo l'organe de serrage.
Une unité de soudage 32, montée sur un chariot 34, est combinée avec le dispositif de serrage 22 de manière que le joint 36 existant entre les sections de tuyaux en contact les unes avec les autres puisse être fermement soudé pendant que les organes de serrage tournent.
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La machine W pour la soudure définitive est montée sur un socle 38 qui peut être fixé en position sur des fonda- tions convenables et qui, lorsque l'appareil est pour être uti- lisé en campagne, peut être supporté par des potences ou autres dispositifs analogues. Le école peut être d'un seul bloo ou bien peut consister en un certain nombre de sections, dont cha- oune porte une partie individuelle de la machine à Souder W, com- me, par exemple, le dispositif de serrage 22, l'outil à souder 32 et chaque jeu de porte-rouleaux 20. Lorbque l'appareil est monté Sur des fondations fixes, le soole 38 porte, de préférence, toutes les pièces de la maohine pour la soudure définitive.
Des montants de support 40 sont boulonnés à une cer- taine distance les uns des autres Sur le socle 38. Des coussi- nets prévus sur les montants 40 portent un oylindre 44 dont les extrémités, s'étendant au-delà des montants, reçoivent les man- drins 46 des organes de serrage 22 qui y sont fixés de toute manière voulue. Au oylindre 44 est fixée en un point adjacent à un montant 40, une roue dentée 48 qui engrène aveo une roue oommandée 50 montée sur un arbre de transmission 52.
Des moyeux agrandis 54 et 56 du mandrin 46 et de la roue dentée 48, respeo- tivement, qui s'engagent dans le montait 40, maintiennent les mandrins dans une position prédéterminéeo Les mandrins sont, de préférence, du type à mâchoires multiples comportant un disposi- tif de commande et de réglage unique pour amener simultanément les mâohoires à Serrer une section de tuyau passant par le man- drin.
L'arbre 52 est monté dans un coussinet qui peut être venu de fonte aveo le socle 38 et auquel est fixée une roue hé- licoïdale 60. La roue hélicoïdale vient en prise avec une vis sans fin 62 qui est montée sur l'arbre principal de commande 64.
L'arbre 64 tourillonne dans une des parois d'un carter ou oage 65, l'extrémité de l'arbre tourillonnant dans une partie 66 de
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l'embrayage 67. La partie 66 est fixée directement à l'extrémité de l'arbre moteur 72 du moteur à grande vitesse 26, l'arbre tou- rillonnant dans une paroi du dit carter contre lequel la pièce 66 est montée pour fixer la position du dit arbre '.
Sur l'arbre 64 est montée librement la partie 68 de l'embrayage 69 à laquelle est fixée la roue hélicoïdale 70.
La roue 70 est commandée par la vis sans fin 71 supportée par l'arbre moteur 74 du moteur à petite vitesse. L'arbre 74 touril- lonne oonvenablement dans les parois du carter ou oage d'embraya- ge. Les parties complémentaires 76 et 78 des embrayages 67 et 69, assemblées aveo les parties respectives 66 et 68, sont oalées sur l'arbre 64 et peuvent se mouvoir dans le Sens longitudinal de ce dernier. Grâce aux pédales 80 et 82, la pièce 76 peut être amenée par force en engagement avec la pièce 66, ou la pièce 78 en engagement avec la pièce 68, au gré de l'ouvrier, de façon à accoupler aveo l'arbre 64 soit le moteur à grande vitesse, soit le moteur à petite vitesse. Les pédales sont montées à pivot sur leurs pièces respectives 76 et 78.
Une paire de bielles fen- dues 84 s'engage, de manière à pouvoir ooulisser, sur des gou- jons 86 que présentent des doigts 88 partant des dites pédales.
Les bielles pivotent à demeure sur un collier 90 claveté sur l'arbre 64, mais susceptible de coulisser le long de ce dernier.
Un levier 92, pivotant en 94 sur le carter des embrayages, s'en- gage à coulisse aveo une cheville prévue sur un anneau 95 qui entoure le collier 90 et à l'intérieur duquel le dit collier peut tourner. Le levier pivote sur une tige 96,à l'extrémité extérieure de laquelle est reliée à pivot l'une des extrémités d'un levier à bras 98 monté à pivot sur un montant 100 fixé au socle 38. Lorsqu'on manoeuvre le levier 98, les pièces 76 et 78 sont actionnées pour accoupler le moteur voulu avec l'arbre de commande, ou bien, lorsque le dit levier est dans la position neutre, pour débrayer les deux moteurs d'avec le dit arbre de
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oommande. La réduction exacte de vitesse est assurée par les systèmes d'engrenages employés.
Les deux embrayages sont, de préférence, du type à plateaux et permettent, par oonséquent, un mouvement glissant considérable des parties en contact les unes par rapport aux autres avant que l'accouplement ne soit aohevé. Le glissement assure un effet de freinage facilitant la réduction de la vitesse d'un des arbres par rapport à celle de l'autre avant que l'accouplement ne soit complété.
Par l'emploi de deux moteurs distincts, pour obtenir deux rapports de vitesses distincts, le problème de la perte de temps résultant du passée d'une vitesse à l'autre au moyen d'un train balladeur se trouve résolu. Lorsque le moteur à gran- de vitesse est en usage, c'est qu'on a l'intention que le cha- lumeau, qui applique sa flamme au tuyau à l'endroit du joint à fermer, chauffe cette partie à une température suffisamment inférieure au point de fusion pour que la fubion n'ait pas lieu.
Ce qu'on veut obtenir, c'est que le métal soit chauffé de telle façon que l'opération ultérieure de soudure définitive puisse être effectuée plus rapidement par suite de ce que le métal se trouve être chaud au début de l'opération, et que les effets résultant de la présence d'une petite zône fortement ohauffée et d'une grande zone froide, ce qui produit des efforts de di- latation extrêmes, peuvent être pratiquement supprimés.
Lorsqu' on passe de oette grande vitesse de chauffage préalable à la vitesse relativement faible à laquelle est effectuée la soudu- re définitive, il est nécessaire d'éviter de réduire la vites- se au point que la ohaleur prévue pour le ohauffage préalable du métal soit perdue, oomme, par exemple, à l'endroit où le tuyau demeure pratiquement fixée Un Système de train balladeur entraînerait nécessairement une perte de temps, car, ou bien le tuyau serait amené au repos avant que le moteur à faible vi- tesse n'entre en activité, ou bien les engrenages seraient dé- tériorés du fait que la liaison motrice serait établie à une
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vitesse relativement grande, aveo une grande masse de métal se déplaçant aveo un moment considérable.
On évite de même tout danger de détérioration du moteur à faible vitesse sous l'effet de l'application de la force résultant de l'inertie de cette grande masse de tuyau en mouvement. La réduction de vitesse envisagée est d'environ 90 et, pour, ce motif, bien que les vitesses résultantes soient relativement faibles comme valeur, il n'en reste pas moins que, par rapport aux vitesses des mo- teurs et des vitesses des engrenages, les rapports sont très élevés. Un autre faoteur militant en faveur de la commande à deux moteurs, c'est que les installations d'engrenages ooûtent fort cher comparativement aux installations de moteurs.
Le moteur à grande vitesse-26 peut, si on le désire, comporter une boîte de contrôle prévue à cet effet; dans les dispositions adoptées de préférence, il suffit d'un interrup- teur et d'un rhéostat de démarrage, étant donné que l'intention n'est pas de maintenir d'une façon préoise la vitesse oorres- pondant au ohauffage préalable. Toutefois, en ce qui ooncerne le moteur à faible vitesse 28 pour le chauffage préalable, il est nécessaire de prévoir un dispositif quelconque pour régler très exaotement la vitesse à laquelle le joint passe devant le chalumeau effectuant la soudure. Dans ce but, le contrôle en forme de tambour 108 est fixé au socle 38 du côté ou l'ou- vrier se tient normalement.
Dans ces conditions, la manette de contrôle IIO lui est rendue facilement accessible pour lui permettre de faire varier la vitesse de rotation du tuyau. Le contrôleur dont s'agit peut être de tout système adopté de pré( férenoe, sa construction particulière n'ayant aucun rapport avec la présente invention.
Il est à observer que, pour l'usage en campagne, là où le volume et le poids à transporter constituent des facteurs dont il faut tenir compte, le moteur pour le chauffage préala-
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ble peut être supprimé. En pareil cas, on peut avoir reoours à un appareil pour réduire, la vitesse de celui des moteurs dont il est fait usage, et ce soit par voie mécanique, oomme par exemple au moyen d'engrenages ou d'une commande par rhéos- tat, soit par un régulateur de vitesse réglable, aveo mise en et hors oirouit.
Dans le but de faire passer les sections de tuyau du transporteur 39 à travers le cylindre 44, et ensuite de les supporter pendant la soudure définitive, et pour enfin faoili- ter leur enlèvement de la machine opérant la soudure définitive, il est prévu un système de rouleaux montés dans les porte-rou- leaux 20. Les porte-rouleaux sont Situés soit sur le soole 38, soit Sur diverses seotions de ce dernier, en alignement aveo le dit soole. Aveo les dits supports sont assemblés un certain nombre de rouleaux transversaux 112 et un certain nombre de rouleaux longitudinaux 114. Pour assurer l'entrée des seotions de tuyau dans les ohuoke 46, et à travers ces derniers, il est préférable d'amener les rouleaux 114 à la position d'inactivité pour diminuer le frottement de ce mouvement de glissement.
D'une manière analogue, lorsque les seotions de tuyaux sont mi- ses en rotation par les ohuoks, il est désirable que les rou- leaux 112 soient hors de contact avec les sections pour que le mouvement de rotation soit libreo Ce résultat est obtenu en ne mettant hors de position qu'un jeu de rouleaux seulement, les autres rouleaux étant fixés en position. Pour assurer l'aligne- ment précis des seotions de tuyau pendant la soudure définitive, on ne fait mouvoir que les rouleaux 112, les rouleaux 114 étant alignés aveo préoision et étant fixes en position, de sorte que les seotions qu'ils supportent sont maintenues en alignement aveo les ohuoks 46.
Toutefois, les rouleaux 114 sont, de préfé- rence, montés dans des porte-rouleaux 115 que l'on peut soule- ver ou abaisser toutes les fois que l'on règle la machine à
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souder W pour le traitement d'un tuyau d'une dimension diffé- rente de celle du tuyau qui a été traité en dernier lieu. Or- dinairement, des blocs ou coins et (ou) une barre, fixés au porte-rouleaux et maintenus en position au moyen d'une vis de serrage, ou d'un organe analogue, peuvent être utilisés pour assurer l'élévation oorreote des porte-rouleaux.
Les rouleaux 112 sont montés dans des chariots 116 montés dans des rainures 118 taillées dans des têtes 120 qui sont fixées au socle 38 ou une autre partie alignée similaire queloonque. Les chariots sont reliés à une traverse 122 qui, à son tour, pivote sous l'aotion d'une vis de réglage 124. La vis passe par une roue hélicoïdale 126 reposant sur une tra- verse du socle. Une vis sans fin 128, supportée entre des cous- sinets sur le socle 38, engrène aveo la roue 126.
La vis sans fin est montée sur un arbre longitudinal 132 monté dans un support 130, Par l'intermédiaire d'une paire de roues d'angle 134 et d'un arbre 136, le volant 138, situé à proximité de l'endroit où se tient l'ouvrier, est manoeuvré pour aotionner la vis sans fin et la roue hélicoïdale, de telle sorte que les ohariots ou ooulisseaux montent et descendent dans les rainu- res 118 et que les rouleaux 112 se trouvent ainsi ajustés par rapport à la section de tuyau 10.
Une variante du dispositif pour ajuster les rouleaux 112 peut consister en un piston à commande hydraulique, relié directement à la tête 120. La roue 138 peut alors être rempla- oée par la soupape d'un système hydraulique. Les'pistons se. ront alors actionnés pour amener les rouleaux en position oon-. tre le tuyau, ou seront laissés libres de tomber sous l'action de la pesanteur pour S'éloigner du tuyau.
Pour l'usage en oam- pagne, il se peut que le système à vis sans fin et à roue héli- ootdale ou bien l'appareil hydraulique ne soient pas pratiques; c'est pourquoi il peut être fait usage, pour soulever et abais-
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ser les rouleaux 112, d'une tige mue au moyen d'une or*émail- lère actionnée par des roues dentées et reoevant sa commande d'un enoliquetage mû par un levier à bras.
Les rouleaux 112 se trouvant dans la position soule- vée, des sections de tuyau 10, ayant été soudées provisoirement Sur la table T, sont amenées à la table W pour la soudure dé- finitive, en passant sur le transporteur 39, et sont élevées au moyen des rouleaux II2 jusqu'aux ohuoks 46 Ces ohucks sont ouverts à l'aide des organes de réglage prévus à cet effet, les sections de tuyau passent par ces ohuoks et le cylindre 44 jusqu'à ce qu'un joint 36 se trouve situé approximativement à l'endroit du dispositif de Soudure. Les rouleaux 112 s'abais- sent et les sections de tuyaux sont alors supportées par les rouleaux 114. Les ohuoks seferment et l'appareil est prêt pour l'opération de soudure définitive.
Le dispositif de soudure 32 est monté Sur une par- tie 140 du soole 38, laquelle peut être venue de fonte aveo ce soole ou constituer une pièce distincte en alignement aveo lui. La pièce 140 présente une surface supérieure établie sous forme d'un sommier 142 sur lequel sont formés des guides 144.
Sur les guides 144 ohevauohe le support transversal 146 du oha- riot 34. Par Suite de l'engagement d'une roue dentée 148, por- tée par le socle 146, aveo une crémaillère 150 taillée dans la table ou sommier 142, le socle peut se mouvoir dans le sens longitudinal des sections de tuyaux tenues dans les ohuoks. Un volant 152 est prévu pour aotionner e dispositif de réglage.
Sur la surface supérieure du soole 146 est ménagé un guide 151 s'engageant dans une rainure 153 taillée dans le pied 154 du montant, en forme déL, 155. Un bossage 156 peut être formé sur le socle 146, une ouverture ménagée à travers ce dernier servant de portée à une vis sans fin 157 qui passe par un évidement 158 ménagé dans la face supérieure du guide 151.
Un éorou 159, pourvu d'un pied 154 et cheminant à travers le
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logement 158, est en prise avec une vis 157 de telle sorte que, lorsqu'on tourne le volant I6I adjacent au volant 152, le chalumeau et l'ensemble de l'appareil oombiné avec lui peuvent être ajustés dans le sens transversal de la section de tuyau et parallèlement au joint.
Grâce à ce réglage, il est pratiquement possible de souder avec le même appareil des tuyaux de différents diamètres.
Dans la soudure d'un joint tel que le joint circulaire dont s'agit, les facteurs consistant à maintenir une masse fluide sur un corps cylindrique rotatif, ceux qui oonoernent la vite se de rotation, la longueur de la masse cylindrique fondue, l'allure du refroidissement, la viscosité du métal fondu et sa tension de Surface à l'état fondu, jouent tous un rôle pour déterminer la position correcte que doit occuper le ohalumeau pendant la soudure. Le réglage effectué au moyen du volant 161 permet de compenser rapidement tous ces facteurs pendant que progresse l'opération de Soudure définitive.
A l'extrémité supérieure du montant 163 de la pièce en forme d'L 155 est fixé un bras 165. Une liaison déolanohable entre le bras 165 et le montant 163 permet de rapprocher et d'éloigner le bras 165 des seotions de tuyaux. A l'extrémité extérieure du bras 165 est relié le bras de support 160 qui porte le ohalumeau 162.
Le bras 160 porte, de préférence, un mécanisme de réglage 172 du type représenté dans le brevet français de la Sté dite : Davis-Bournonville Cy, No 509.076, du 24 janvier 1920, dans le but de régler la position de la pointe 170 du chalumeau, aussi bien dans le sens longitudinal de la section de tuyau que dans le sens vertical par rapport au joint, pendant l'opération de soudure définitive* Après qu'on a ajusté grosso modo les seotions de tuyaux dans les chucke, on manoeuvre le volant 152 pour amener le dispositif de soudure tout contre le joint à souder. Un réglage définitif
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de précision est obtenu au moyen du mécanisme 172.
Le chalumeau 162 peut présenter toute forme voulue dans cet ensemble de dispositif, mais le bout 170 est établi de préférence pour fournir une flamme à jets multiples, com- me c'est indiqué dans la description du brevet français de la
EMI17.1
Sté dite : Davis-Bcurnonville Cy, No 510712, du 25 février
1920.
Ce ohalumeau peut être pourvu d'un dispositif de re- froidissement par eau et comporta de préférence, un orifice de sortie pour l'alimentation d'un fil métallique. Un tube flexible 174 constitue un conduit allant du mécanisme d'entraî- nement 176 du fil métallique à cet orifioe de sortie. Le méca- nisme 176 est monté sur une oonsole 178 portée par un montant 155 et située de manière que la ohaleur venant du chalumeau 162 n'influence pas ses parties électriques et mécaniques,, Le mécanisme 176 est, de préférence, commandé par un moteur 180 comportant un régulateur approprié dont le réglage est assuré par un bouton 184.
L'ouvrier qui manoeuvre l'appareil a facilement accès à ce bouton afin de régler la quantité de fil métallique amené au chalumeau au fur et à mesure que pro- gresse l'opération de Soudure. Du fil peut être amené au méoa- nisme 176 de toute manière voulue.
Dans le fonotionnement de l'appareil qui vient d'être décrite des Sections ou tronçons de tuyaux roulent du magasin S à la table de soudure provisoire T, en descendant le long du oouloir 12, et sont mises en place sur les rouleaux 250 Les Sections de tuyaux sont amenées à se joindre bout à bout, leurs parties métalliques étant à l'alignement. Puis, soit à l'aide d'un ohalumeau à main ou de tout autre dispositif approprié, les extrémités butant l'une oontre l'autre sont soudées en des points largement espaces pour leur permettre de faire corps les unes aveo les autres, Le sections soudées provisoirement sont alors transférées au transporteur 39 et
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de là aux rouleaux 112.
Après que le volant 138 a été convena- blement manoeuvré, les rouleaux 112 supportent les sections de tuyaux qui sont roulés à travers les ohuoks ouverts 46, alors qu'un joint 36 est ébauché au-dessous dû bout de ohalu- meau 170. On laisse tomber les rouleaux 112 et on serre les chuoks, les seotions de tuyaux se trouvant alors supportées complètement par les rouleaux 114 et les ohuoks 46. On met alors en action les deux moteurs et on aotionne le levier 92 pour embrayer le moteur à grande vitesse 26, en vue d'aotion.. ner les ohuoke. On allume le chalumeau 162 et on se sert des roues 152 et 161 ainsi que du mécanisme 172 pour amener la pointe de ohalumeau 170 directement au-dessus du joint.
On laisse les chucks à même de faire tourner les seotions de tuyaux pendant un temps prédéterminé jusqu'à ce que le métal soit pratiquement chauffé au rouge sombre. Ensuite, en passant rapidement, au moyen du levier 92,à la commande par le moteur à faible vitesse 28, la vitesse de la section 10 ralentie au point d'arriver à la vitesse de soudure définitive, les pla- teaux des embrayages agissant comme frein pour mettre les ou moment organes reliée au moteur 26 à l'abri de tout couple/de torsion appréciable. Le mécanisme 176 pour 1'entraînement du fil métal- lique este si on le désire, mis immédiatement en activité, la quantité de fil entrainée étant réglée au moyen du bouton 184.
La Soudure se poursuit alors pendant que les ohuoks tournent, après quoi le chalumeau peut être amené hors de la position d'activité en se servant du mécanisme 172, lequel a été utilisé pendant l'opération pour compenser les légères variations dans la position du joint lorsque Se produisait les mouvements de rotation. Pendant l'opération de soudure, les rouleaux II4 ont agi continuellement pour résister au cintrage des sections de tuyaux et d'une façon positive pour redresser les seotions lors- qu'un cintrage quelconque venait à se produire. Les seotions de tuyaux continuent ensuite à tourner, pendant que les flammes
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de soudage Sont sans action, afin de redresser complètement le tuyau.
Après qu'on a arrêté la rotation, les rouleaux 112 sont soulevés vers les seotions de tuyaux après que ces sections ont été dégagées deb sohuck.On peut alors pousser les dites seotions à travers les aohuoks ouverts, celles-ci étant supportées par les rouleaux 112. Leb transporteurs appropriés peuvent être dis- posés à l'extrémité de décharge des schucks pour permettre de retirer rapidement les sections soudées. Ces transporteurs peu- vent être constitués par des rouleaux du même genre que les rou- leaux 112 qui Se trouvent du oôté de l'entrée de la machine pour la soudure définitive.
La machine dont s'agit peut être disposée pour produire un tuyau oontinu giâoe à l'association convenable de rouleaux 112, aussi bien du côté entrée que du coté sortie des sections de tuyaux. En pareil cas, des sections de tuyaux peuvent être Sou- dées provisoirement ensemble en dehors de la machine pour la sou- dure définitive, ou bien peuvent être assemblées d'une manière analogue pendant que l'une des seotions est maintenue dans les sohucks. Dans un cas oomme dans l'autre, les seotions non serrées Sont Supportées par un jeu de rouleaux 114 pendant la soudure définitive. Puis, lorsque la soudure définitive d'un joint est achevée, les sohuoks sont desserrés après que les rouleaux 112 ont été soulevés sous chacune des sections ne Se trouvant pas dans les schucks.
Les seotions alignées peuvent alors être pous- sées à travers les schucks jusqu'à ce qu'un autre joint ou bord non soudé soit amené sous le chalumeau ou les chalumeaux de sou- dure. On renouvelle le réglage des schucks et des rouleaux et on commence à souder, Il est possible de cette manière d'extraire de la machine à Bouder des longueurs de tuyaux pour ainsi dire infinies dont toutes les parties font corps ensembleo Ce procédé permet de fabriquer un tuyau d'une beule pièce, au moyen d'un oertain nombre de Seotions, en campagne où la maohine pour la soudure définitive est, de préférence, montée sur des béquille @
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qui permettent de la transporter rapidement, un jeu de rouleaux 112 et 114 étant placés à chaque extrémité de la maohine.
D'au- tres jeux de rouleaux 112 et 114 peuvent être placés à l'aligne- ment des schuoks de la maohine à souder pour reoevoir le tuyau livré. Des .sections de tuyaux sont fournies à la machine au fur et à mesure que le tuyau oontinu fabriqué est retiré de cette dernière en descendant, sur des rouleaux 112, dans la tranchée qui peut avoir été prévue pour recevoir cette canalisation ou la ligne des tuyaux.
Il est à remarquer que les commandes des moteurs, de l'embrayage des rouleaux et du ohalumeau sont placées de façon à être à portée de la main de l'ouvrier chargé de faire fono- tionner l'appareil, ce qui faoilite les changements rapides qui sont nécessaires pour assurer le maintien exaot d'une chaleur de soudure à l'endroit du joint existant entre les seotions.
REVENDICATIONS :
I.- Prooédé pour la soudure de joints circulaires en- tre des sections alignées de tuyaux, consistant à faire buter bout à bout des sections alignées les unes oontre les autres, à fixer ensemble les bords adjacents des sections et à impiimer continuellement un mouvement de rotation à l'une des dites sec- tions, seulement pour obliger le métal, qui Se trouve le long des marges extrêmes des bords,à cheminer à travers une zône de haute température, de manière à réunir ces bords par fusion du métal.
2,- Procédé suivant 1 dans lequel les borda adjacents des sections sont fixés les uns aux autres par une soudure pro- visoire, en plusieurs points espacés le long du joint.
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Process and apparatus for welding circular joints.,
The present invention relates to a process for welding existing roll joints between aligned sections of pipes or tubes and to the apparatus for carrying out this process.
One object of the invention is, among other things, to make it possible to use the ordinary products of manufacturers of pipes and tubes, that is to say short lengths or typical lengths,
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for the manufacture of a long product by welding together the butt-joined ends of short lengths of pipe or tubing, after the latter have been brought into alignment. The invention is particularly applicable to pipe sections of large diameters, although it is not necessarily limited thereto.
It has already been proposed to weld pipe sections to each other by their aligned ends meeting end to end, but all the methods employed heretofore have been found to be difficult to perform satisfactorily, have resulted in the production of joints. welded welds, required considerable time, required further rectification of the long length of pipe, and manufactured pipes were subject to various other drawbacks or given rise to other faults than is known. not necessary to explain here in detail.
The process according to the present invention does not have the above-mentioned defects and gives a straight product free from internal stresses which destroy the product and exhibiting welded joints of great strength and regularity.
According to the invention, in order to weld circular joints existing between aligned sections of pipes and tubes, the aligned sections abut end to end against each other, the adjacent edges of the sections are attached to each other and the One of the sections is continuously rotated to force the metal which is along the margins of the edges to travel through a high temperature zone, so that these edges are fused together.
It is preferable to tie together the end-to-end ends of the pipe sections before the actual welding operation, by welding the edges.
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and joined to each other at spaced intervals along them, this operation being hereinafter referred to as "temporary or registration welding"
The main welding of the joint can be done in any suitable manner, but it is preferable to employ high temperature flame jets such as, for example, the flame of the oxy-aoetylene torch.
Another feature of the invention is that the end edges of the edge of the circular seal are subjected to preheating uniformly over the entire extent of this seal, prior to the main weld. This is preferably achieved by controlling the speed of rotation of the pipe sections so that the metal which is along the edges of the joint first passes through the high temperature zone at a speed. relatively large, sufficient to prevent the melting of the metal, and then flow through said zone at a relatively low speed which is sufficient to allow the melting of the metal.
The rotation of the pipe sections can be ensured in different ways,
but it is preferable to employ for this purpose an apparatus comprising a control shaft to which are individually connected, by means of a clutch system, two distinct sources of motive power. The clutch used to switch from one source of motive power to another is established or is combined with a brake in such a way that, at the same time as the translation of the clutch takes place, braking is exeroed. on the part which runs at high speed.
This is important when it is desired to reduce the speed of the section of pipe which rotates from the high preheating speed to the low welding speed, and this in a rapid manner so that the operating mechanism does not is not exposed to the forces resulting from sudden gear changes and
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so that the heat produced in the sections as a result of the preheating can be efficiently utilized. Finally, another feature of the invention is the manner in which an eminently good weld is obtained by taking advantage of the tendency of the molten metal to descend as it flows along the path. inclined seal surface.
A very efficient way to adjust the height or complete completion of the weld is to vary the position of the heating medium relative to the top of the seam curve, i.e. to vary the inclination of the slope to the fusion zone. The flow of molten metal under the control of surface tension and gravity can be adjusted and used to provide a weld with a predetermined contour. The principles set out in the applicant's French patent No. 667.020, of January 7, 1929, are applied to this welding process.
In some cases, molten metal can be formed on the upright side of the pipe, its adhesion to the joint and the effects of surface tension producing a tensile stress which helps the movable joint to transport the metal, while it is. It is then melted all the way to the top, where this metal flows along the joint to form a weld of the desired size.
For the practice of this part of the invention, an adjusting apparatus is combined with the welding apparatus to enable the tip of the torch to be placed in the desired position and, therefore, to adjust the position. position of the flames to be welded with respect to the joint to be welded so that the point where the weld takes place at the moment considered can be moved or kept fixed during the operation according to the requirements of each case.
Other objects and characteristics of the present invention will become apparent from the description which follows, with reference to the accompanying drawings in which:
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Figure I is a schematic plan of an apparatus for performing the different phases of a method based on the invention.
Figure 2 is a partial plan of part of a support combined with the table for the provisional welding.
Figure 3 is a side elevation of the detail shown in Figure 2.
Figure 4 is a front elevation of said detail,
Fig. 5 is a front elevation of a machine for mechanically welding sections of pipe placed end to end with some parts cut away for detail.
FIG. 6 is a plan view of said machine, the details of which are shown because certain parts of said machine are cut.
Figure 7 is an end elevation of said mahine.
Figure 8 is a longitudinal section, taken on line 8-8 of Figure 6, of the clutch housing and the clutches mounted therein.
Figure 9 is a detail elevational view, on a larger scale, of the halumeau and its adjustment mechanism.
Figure 10 is a detailed sectional view taken along line 10-10 of Figure 6, showing the assembly of the device for placing the torch in position.
In the drawings, which show an apparatus for carrying out the process according to the invention, there is shown a basic illustration of a supply store @ which serves to deliver the pipe sections 10 to a table T for the provisional welding. evening. From this table, the temporarily assembled segments go to the W soldering machine.
Assuming that the invention is used in a
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installation for the manufacture of pipes, the store S represents the last part of an installation of this kind.
The pipe sections delivered to the table T are brought to alignment, the ends are joined end to end and a workman, by means of an acetylene hand torch, or in any other suitable manner, such as aro welding. , welds together the edges meeting end to end or abutting against each other, the sections of pipes, and this at a number of spaced points along the joint thus formed. Three points were judged to be sufficient for a pipe of about 20 µm. internal diameter, the extent of each weld being less than 18 mm. about.
Through this operation, the pipe sections are secured together by an integral joint, one of the sections being held positively tightened by pins which, when rotated, ensure that all other connected sections to the tight section will move simultaneously.
The table T for the provisional welding can be set up in any suitable way; in an arrangement preferably adopted, this table has an inclined corridor 12 starting from the store S. The corridor can consist of a number of 1-beam joists 13 resting on suitable foundations extending longitudinally and parallel to one another. certain distance from each other and being inclined relative to the horizontal. At the lower end of each bin 13 is fixed, in any suitable manner, the roller holder 15. This consists of a pair of spaced channels 17 supported by another pair of spaced channels 19. .
In the upper surface of the channels 17 are formed recesses 21 from which extend downwardly slits 23 in which are provided bearings or bearings for the rollers 25. A section of pipe, rolling downwardly. long
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of the corridor, is prevented from falling on the rollers 25 by means of a suitable stopper 14o This stop, as can be seen on the drawings, can be aotionnée so as to allow one of the sections to pass over the rollers, while preventing other sections from following this movement.
The oouloir 12 preferably has a sufficient width to allow the handling of at least two sections at the same time in the longitudinal direction of this corridor.
Rollers 27, mounted transversely to the rollers 25, allow the sections of pipe to move transversely in the direction of the passage to facilitate the alignment and butt joining operations which are necessary for the provisional welding; they are mounted in bearings formed in the arms 29 of the U-shaped cross member 31. The spindles of the rollers extend beyond the arms of the cross member and are guided inside the vertical slots 33 provided in the spindles. trays 35 which can be attached to the oanaux 19 in any way desired.
The cross member 31 is connected directly to a lifting or lifting device such as, for example, the hydraulic oylinder 37 mounted on any suitable foundation, for example the oouloir itself. By arranging a number of rollers 27 in series, it is possible to align a large number of sections of pipes quickly and easily without increasing the dimensions of the passage 12 beyond the length of a section. of pipe.
In the normal state, when in the lowered position, the rollers 27 are out of contact with any section of pipe supported by the rollers 25. The handling of these sections for the seam welding. This alignment is thus facilitated, as the rollers 25 allow the pipe sections to rotate easily. After the temporary or spaced weld has been completed, pressure is transmitted to the
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Cylinder 37, the sections are lifted by the rollers 27, out of contact with the rollers 25, then they are then pushed or otherwise moved along the rollers to the conveyor 39 which leads them to the machine W for welding definitive.
The rollers 25 are preferably arranged and established with suitable dimensions such that the pipe sections of the same diameter resting on the rollers, and which are, of course at the same level, will be brought into position with their metal parts to. alignment. The use of clamping devices can thus be avoided. However, tubular jigs or clamps may be employed during provisional welding to ensure perfect alignment of the metal parts of the pipe sections.
The final weld machine W comprises a number of aligned roll holders 20, a clamp 22 which, as will be explained below, engages one of the assembled pipe sections 10 for clamping. in the desired position for this section to rotate. The device serving to rotate the clamping member at a certain number of different speeds may consist of a simple motor device to which is connected a speed reducing device with the aid of which a certain number of different speeds can be obtained. annuities of the clamping member, however, in the arrangement preferably adopted, use is made of a high speed motor 26 and a low speed motor 28 coupled, through a clutch 30, with the clamping device.
A welding unit 32, mounted on a carriage 34, is combined with the clamp 22 so that the joint 36 existing between the pipe sections in contact with each other can be firmly welded while the clamps rotate. .
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The machine W for the final welding is mounted on a base 38 which can be fixed in position on suitable foundations and which, when the apparatus is to be used in the field, can be supported by brackets or other devices. analogues. The school may be of a single block or may consist of a number of sections, each of which carries an individual part of the welding machine W, such as, for example, the clamp 22, the welding tool 32 and each set of roller holders 20. Lorbque the apparatus is mounted On fixed foundations, the soole 38 preferably carries all the parts of the machine for the final welding.
Support posts 40 are bolted at a distance from each other onto plinth 38. Cushions provided on posts 40 carry an oylinder 44, the ends of which, extending beyond the posts, receive the pillars. chucks 46 of the clamping members 22 which are fixed thereto in any desired manner. To the cylinder 44 is fixed at a point adjacent to a post 40, a toothed wheel 48 which meshes with a controlled wheel 50 mounted on a transmission shaft 52.
Enlarged hubs 54 and 56 of mandrel 46 and toothed wheel 48, respectively, which engage with mount 40, hold the mandrels in a predetermined position. The mandrels are preferably of the multi-jaw type having a unique control and adjustment device to simultaneously bring the jaws to tighten a section of pipe passing through the chuck.
The shaft 52 is mounted in a bearing which may have been cast from the base 38 and to which is attached a helical wheel 60. The helical wheel engages with a worm 62 which is mounted on the main shaft. control 64.
The shaft 64 pivots in one of the walls of a casing or oage 65, the end of the shaft journaling in a part 66 of
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clutch 67. Part 66 is attached directly to the end of drive shaft 72 of high speed motor 26, the shaft rotating in a wall of said housing against which part 66 is mounted to secure the clutch. position of said tree '.
On the shaft 64 is freely mounted the part 68 of the clutch 69 to which the helical wheel 70 is fixed.
The wheel 70 is controlled by the worm 71 supported by the motor shaft 74 of the low speed motor. Shaft 74 conveniently pivots in the walls of the clutch housing or oage. The complementary parts 76 and 78 of the clutches 67 and 69, assembled with the respective parts 66 and 68, are oalées on the shaft 64 and can move in the longitudinal direction of the latter. Thanks to the pedals 80 and 82, the part 76 can be brought by force into engagement with the part 66, or the part 78 into engagement with the part 68, at the option of the worker, so as to couple with the shaft 64 either the high-speed motor, or the low-speed motor. The pedals are pivotally mounted on their respective parts 76 and 78.
A pair of split connecting rods 84 engages, so as to be able to slide, on studs 86 which are presented by fingers 88 extending from said pedals.
The connecting rods pivot permanently on a collar 90 keyed on the shaft 64, but capable of sliding along the latter.
A lever 92, pivoting at 94 on the clutch housing, is slidingly engaged with a pin provided on a ring 95 which surrounds the collar 90 and inside which said collar can rotate. The lever pivots on a rod 96, at the outer end of which is pivotally connected one end of an arm lever 98 pivotally mounted on an upright 100 fixed to the base 38. When operating the lever 98 , the parts 76 and 78 are actuated to couple the desired motor with the control shaft, or else, when said lever is in the neutral position, to disengage the two motors from said drive shaft.
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order. The exact reduction in speed is ensured by the gear systems employed.
The two clutches are preferably of the plate type and therefore allow considerable sliding movement of the parts in contact with each other before the coupling is completed. The sliding provides a braking effect facilitating the reduction of the speed of one of the shafts relative to that of the other before the coupling is completed.
By using two separate motors, in order to obtain two separate speed ratios, the problem of the loss of time resulting from the passage from one speed to another by means of a sliding train is solved. When the motor at high speed is in use, it is intended that the torch, which applies its flame to the pipe at the place of the joint to be closed, heats this part to a sufficient temperature. below the melting point so that fubion does not take place.
What we want to achieve is that the metal is heated in such a way that the subsequent final welding operation can be carried out more quickly owing to the fact that the metal is found to be hot at the start of the operation, and that the effects resulting from the presence of a small strongly heated zone and of a large cold zone, which produces extreme expansion forces, can be practically eliminated.
When changing from this high preheating speed to the relatively low speed at which the final weld is carried out, it is necessary to avoid reducing the speed to such an extent that the heat intended for the preheating of the metal. is lost, as, for example, where the pipe remains practically fixed. A sliding gear system would necessarily entail a loss of time, because either the pipe would be brought to rest before the engine at low speed was 'comes into operation, or the gears would be damaged due to the power connection being established at a
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relatively high speed, with a large mass of metal moving with considerable momentum.
Likewise, any danger of deterioration of the engine at low speed under the effect of the application of the force resulting from the inertia of this large mass of moving pipe is avoided. The envisioned reduction in speed is about 90 and, for this reason, although the resulting speeds are relatively small in value, the fact remains that, compared to the speeds of the motors and the speeds of the gears , the ratios are very high. Another proponent in favor of two-motor control is that gear installations are very expensive compared to motor installations.
The high-speed motor-26 can, if desired, include a control box provided for this purpose; in the arrangements preferably adopted, all that is required is a switch and a starting rheostat, since the intention is not to preoise the speed corresponding to the preheating. However, as regards the low speed motor 28 for the preheating, it is necessary to provide some device to very closely regulate the speed at which the joint passes in front of the welding torch. For this purpose, the drum-shaped control 108 is attached to the pedestal 38 on the side where the worker normally stands.
Under these conditions, the control lever IIO is made easily accessible to him to allow him to vary the speed of rotation of the pipe. The controller in question can be any system adopted from pre (ferenoe), its particular construction having no relation to the present invention.
It should be noted that, for use in the countryside, where the volume and the weight to be transported are factors to be taken into account, the engine for the preheating
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ble can be deleted. In such a case, one can have back to an apparatus for reducing, the speed of that of the motors of which it is used, and this is by mechanical means, such as for example by means of gears or of a control by rheostat. , or by an adjustable speed regulator, with on and off.
In order to pass the pipe sections of the conveyor 39 through the cylinder 44, and then to support them during the final welding, and finally to facilitate their removal from the machine performing the final welding, a system is provided. of rollers mounted in the roll holders 20. The roll holders are located either on the soole 38, or on various segments of the latter, in alignment with said soole. Aveo said supports are assembled a number of transverse rollers 112 and a number of longitudinal rollers 114. To ensure the entry of the sections of pipe into the ohuoke 46, and through the latter, it is preferable to bring the rollers 114 to the inactivity position to decrease the friction of this sliding movement.
Similarly, when the sections of pipes are rotated by the ohuoks, it is desirable that the rollers 112 be out of contact with the sections so that the rotational movement is free. putting only one set of rollers out of position, the other rollers being fixed in position. To ensure the precise alignment of the pipe segments during the final weld, only the rollers 112 are moved, the rollers 114 being pre-aligned and fixed in position, so that the segments they support are held. in alignment with the ohuoks 46.
However, the rollers 114 are preferably mounted in roll holders 115 which can be raised or lowered whenever the machine is adjusted.
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weld W for processing a pipe of a different dimension from that of the pipe that was last processed. Ordinarily, blocks or wedges and (or) a bar, fixed to the roll holder and held in position by means of a set screw, or the like, can be used to ensure the orreote elevation of the rollers. roll holder.
The rollers 112 are mounted in carriages 116 mounted in grooves 118 cut into heads 120 which are attached to the pedestal 38 or some other similar aligned portion. The carriages are connected to a cross member 122 which, in turn, pivots under the aotion of an adjustment screw 124. The screw passes through a helical wheel 126 resting on a cross member of the base. A worm 128, supported between cushions on the base 38, meshes with the wheel 126.
The worm is mounted on a longitudinal shaft 132 mounted in a support 130, through a pair of angle wheels 134 and a shaft 136, the flywheel 138, located near where the worker is held, is maneuvered to actuate the worm and the helical wheel, so that the carriages or sliders go up and down in the grooves 118 and that the rollers 112 are thus found adjusted in relation to the section pipe 10.
A variant of the device for adjusting the rollers 112 may consist of a hydraulically controlled piston, connected directly to the head 120. The wheel 138 can then be replaced by the valve of a hydraulic system. Les'pistons is. will then be actuated to bring the rollers to the oon- position. be the pipe, or will be left free to fall under the action of gravity to move away from the pipe.
For use in the countryside, the worm and helical wheel system or the hydraulic unit may not be practical; therefore it can be made use of, to raise and lower
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ser the rollers 112, of a rod driven by means of an enamel- enamel actuated by toothed wheels and reoevant its control of a ratchet moved by an arm lever.
With the rollers 112 in the raised position, pipe sections 10, having been provisionally welded onto table T, are brought to table W for final welding, passing over conveyor 39, and are lifted. by means of rollers II2 up to the ohuoks 46 These ohucks are opened using the adjusting members provided for this purpose, the pipe sections pass through these ohuoks and the cylinder 44 until a seal 36 is found located approximately at the location of the Welding device. The rollers 112 are lowered and the pipe sections are then supported by the rollers 114. The ohuoks close and the apparatus is ready for the final welding operation.
The welding device 32 is mounted on a part 140 of the base 38, which can be made of cast iron with this base or constitute a separate part in alignment with it. The part 140 has an upper surface established in the form of a box spring 142 on which guides 144 are formed.
On the guides 144 ohevauohe the transverse support 146 of the oha- riot 34. As a result of the engagement of a toothed wheel 148, carried by the base 146, with a rack 150 cut in the table or box spring 142, the base can move in the longitudinal direction of the pipe sections held in the ohuoks. A steering wheel 152 is provided to actuate the adjustment device.
On the upper surface of the base 146 is formed a guide 151 engaging in a groove 153 cut in the foot 154 of the upright, L-shaped, 155. A boss 156 can be formed on the base 146, an opening formed through this. the latter serving as a bearing for a worm 157 which passes through a recess 158 formed in the upper face of the guide 151.
An éorou 159, provided with a 154 foot and walking through the
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housing 158, is engaged with a screw 157 so that when turning the handwheel I6I adjacent to the handwheel 152, the torch and the whole apparatus combined with it can be adjusted in the transverse direction of the section. pipe and parallel to the joint.
Thanks to this setting, it is practically possible to weld pipes of different diameters with the same device.
In the welding of a joint such as the circular joint in question, the factors consisting in maintaining a fluid mass on a rotating cylindrical body, those which influence the speed of rotation, the length of the molten cylindrical mass, the The rate of cooling, the viscosity of the molten metal and its surface tension in the molten state all play a role in determining the correct position the torch should occupy during soldering. The adjustment made by means of the handwheel 161 enables all these factors to be quickly compensated for while the final welding operation is progressing.
At the upper end of the upright 163 of the L-shaped piece 155 is fixed an arm 165. A detachable connection between the arm 165 and the upright 163 makes it possible to bring the arm 165 closer and further away from the sections of pipes. At the outer end of the arm 165 is connected the support arm 160 which carries the torch 162.
The arm 160 preferably carries an adjustment mechanism 172 of the type shown in the French patent of the Company known as: Davis-Bournonville Cy, No 509.076, of January 24, 1920, in order to adjust the position of the point 170 of the torch, both in the longitudinal direction of the pipe section and in the vertical direction with respect to the joint, during the final welding operation * After having adjusted roughly the sections of pipes in the chucke, we operate the flywheel 152 to bring the welding device right up against the joint to be welded. A definitive adjustment
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precision is obtained by means of the mechanism 172.
The torch 162 can be of any shape desired in this device assembly, but the tip 170 is preferably set to provide a multiple jet flame, as indicated in the description of the French patent.
EMI17.1
Company known as: Davis-Bcurnonville Cy, No 510712, of February 25
1920.
This torch can be provided with a water cooling device and preferably has an outlet orifice for feeding a metal wire. A flexible tube 174 provides a conduit from the wire drive mechanism 176 to this outlet. Mechanism 176 is mounted on an oonsole 178 carried by a post 155 and located so that the heat from torch 162 does not influence its electrical and mechanical parts. Mechanism 176 is preferably driven by a motor. 180 comprising an appropriate regulator, the adjustment of which is ensured by a button 184.
The worker who operates the machine has easy access to this button in order to adjust the quantity of metal wire brought to the torch as the welding operation progresses. Thread can be fed to the mechanism 176 in any way.
In the operation of the apparatus which has just been described, Sections or sections of pipe roll from the magazine S to the provisional welding table T, down along the corridor 12, and are placed on the rollers 250 The Sections of pipes are made to join end to end, their metal parts being in alignment. Then, either using a hand-held torch or any other suitable device, the ends abutting one another are welded at widely spaced points to enable them to form one with the other. provisionally welded sections are then transferred to conveyor 39 and
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from there to the rollers 112.
After the flywheel 138 has been properly operated, the rollers 112 support the sections of pipe which are rolled through the open ohuoks 46, while a gasket 36 is blanked below the end of the ohalumeau 170. It is formed. drop the rollers 112 and tighten the chuoks, the sections of pipes then being fully supported by the rollers 114 and the ohuoks 46. The two motors are then activated and the lever 92 is moved to engage the motor at high speed 26, with a view to aotion .. ner the ohuoke. Torch 162 is turned on and wheels 152 and 161 and mechanism 172 are used to bring torch tip 170 directly over the joint.
The chucks are allowed to rotate the sections of pipe for a predetermined time until the metal is nearly heated to dark red. Then, by rapidly changing, by means of the lever 92, to the control by the low speed motor 28, the speed of the section 10 slows down to the point of reaching the final welding speed, the plates of the clutches acting as brake to put the or moment members connected to the motor 26 protected from any appreciable torque / torsion. Mechanism 176 for the wire drive is, if desired, immediately activated, the amount of wire drawn being regulated by means of the knob 184.
Welding then continues while the ohuoks rotate, after which the torch can be brought out of the active position by using mechanism 172, which was used during the operation to compensate for slight variations in the position of the joint. when the rotational movements occurred. During the welding operation, the rollers II4 acted continually to resist bending of the pipe sections and positively to straighten the segments when any bending occurred. The seotions of pipes then continue to rotate, while the flames
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welding are inactive, in order to completely straighten the pipe.
After the rotation has been stopped, the rollers 112 are lifted towards the pipe sections after these sections have been cleared from sohuck. The said sections can then be pushed through the open aohuoks, these being supported by the rollers. 112. Appropriate conveyors may be arranged at the discharge end of the schucks to allow rapid removal of welded sections. These conveyors can be constituted by rollers of the same type as the rollers 112 which are located on the side of the entry of the machine for the final welding.
The machine in question may be arranged to produce a continuous pipe fitted with the appropriate combination of rollers 112, both on the inlet side and the outlet side of the pipe sections. In such a case, sections of pipe may be temporarily welded together outside the machine for the final weld, or may be assembled in an analogous manner while one of the segments is held in the sohucks. In either case, the loose segments are supported by a set of rollers 114 during final welding. Then, when the final weld of a joint is completed, the sohuoks are loosened after the rollers 112 have been lifted under each of the non-schucks sections.
The aligned segments can then be pushed through the schucks until another non-welded seam or edge is brought under the torch or welding torches. We renew the adjustment of the schucks and the rollers and we start to weld. In this way, it is possible to extract from the Bouder machine almost infinite lengths of pipe, all of which form a body together. pipe of a beule piece, by means of a certain number of Seotions, in the countryside where the maohine for the final welding is, preferably, mounted on crutches @
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which allow it to be transported quickly, a set of rollers 112 and 114 being placed at each end of the maohine.
Further sets of rollers 112 and 114 can be placed in line with the schuoks of the machine to be welded to receive the delivered pipe. Pipe sections are supplied to the machine as the manufactured continuous pipe is withdrawn from the machine down, on rollers 112, into the trench which may have been provided to receive this pipe or line of pipes. .
It should be noted that the controls for the motors, the clutch of the rollers and the torch are placed so as to be within easy reach of the worker in charge of operating the device, which facilitates rapid changes. which are necessary to ensure the maintenance exaot of a heat of welding at the place of the existing joint between the segments.
CLAIMS:
I.- A method of welding circular joints between aligned sections of pipe, consisting of butting aligned sections end to end against each other, fixing together the adjacent edges of the sections and continuously impinging a movement of rotation at one of the said sections, only to force the metal, which is located along the extreme margins of the edges, to walk through a zone of high temperature, so as to join these edges by melting the metal.
2, - Method according to 1 in which the adjacent edges of the sections are fixed to each other by a temporary weld, at several points spaced along the joint.
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