<Desc/Clms Page number 1>
"TUBE POUR HAUTES HISSIONS, ET SON MODE DE FABRICATION"
La présente invention concerne un tube pour hautes pressions et son mode de fabrication. Elle vise particulièrement la fabrication de petits tubes capables de supporter de fortes pressions internes telles , par exemple, que celles qu'on rencontre dans les canalisations de combustible de moteurs Diesel.
Plus particulièrement, l'invention concerne du tube dont l'épaisseur de paroi est relativement grande comparée aux mesures de la section du tube, tant comme diamètre extérieur que comme diamètre intérieur. Dans des tubes des- .tinés à être utilisés pour de hautes pressions, il doit y avoir un ample facteur de sécurité et, en plus de la forte structure de paroi, il est hautement désirable que la paroi
<Desc/Clms Page number 2>
soit uniforme tant comme épaisseur que comme propriétés pour obvier ainsi à une faiblesse en divers points de la paroi du tube.
Pour mettre l'invention en pratique, on dispose deux ou plus de deux tubes de différentes grosseurs en les emboîtant les uns dans les autres à la façon des tubes d'un télescope et on étire ensuite les tubes emboîtés pour ré- duire la grosseur et, comme cela est fait par la présente ,invention, on obtient une forte structure de paroi sensi- blement pleine ou massive. De préférence, chacun des deux, ou plus de deux, tubes qui sont emboîtés les uns dans les autres est en lui-même un tube étanche complet. Les diffé- rents tubes que l'on emboîte et que l'on étire pour obtenir le produit final sont faits de .matière en bande, telle que de l'acier à faible teneur en carbone, @aconnée à une for- @e tubulaire et de préférence unie par du métal fondu com- me, par exemple, du cuivre ou un alliage de cuivre.
A cette fin, la matière en bande peut être, et est de préférence, revêtue de cuivre avant d'être façonnée en un tube et est soumise ensuite à und chaude afin de fondre le revêtement de cuivre pour souder ensemble, au cuivre, les parties se recouvrant. Cetue partie du procédé peut s'effectuer en soumettant les tubes à une température de fusion du cuivre dans des conditions qui empêchent sensiblement une oxyda- tion du cuivre et qui est telle que le revêtement de cuivre est maintenu sur les surfaces des tubes.
Les divers tubes ainsi formés, étant de grosseurs différentes, sont tels qu' ils peuvent s'emboîter les uns dans les autres ;on étire ensuite pour réduire le diamètre total de manière à amener les surfaces intérieures et extérieures des tubes emboîtés
<Desc/Clms Page number 3>
en contact intime les unes avec les autres.
On peut soumettre une seconde fois cette struc- ture de tube à une température de fusion du cuivre, dans des conditions qui excluent la formation d'oxydes, et les revêtements de cuivre fondent et servent à unir les uns aux autres les divers tubes emboîtés les uns dans les autres.
En formant ainsi J.e tube à paroi épaisse de plusieurs tubes emboîtés, faits de matière en bande, on obtient une unifor- mité d'épaisseur de paroi et on assure une uniformité de la structure de paroi quant à d'autres propriétés.
Sur les dessins ci-joints :
Fig. 1 est une coupe transversale,à grande échelle, d'un tube construit conformément à l'invention;
Fig. 2 est une coupe longitudinale suivant 2-2,
Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en perspective d'un morceau de tube, représentant l'aspect général de l'article termi- né ;
Fig. 4 est une coupe transversale, à grande échel- le, d'un des deux, ou plus de deux, tubes terminés qui sont emboîtés les uns dans les autres, représentant une des dis- .positions de tube que l'on peut employer;
Fig. 5 représente, schématiquement, la manière dont peuvent être soudés ensemble les différents.tube.s em- boîtés les uns dans les autres;
Fig. 6 représente trois tubes à emboîter les uns dans les autres;
Fig. 7 est une coupe transversale., à grande échelle, des trois tubes avant leur etirage à la grosseur voulue; /
<Desc/Clms Page number 4>
Fig. 8 représente, schématiquement, le commencement de l'opération d'étirage;
Fig. 9 est une vue, similaire à Fig. 5, représentant .un four pour le traitement thermique des tubes emboîtés étirés;
Fig. 10 représente schématiquement une nouvelle phase d'étirage que l'on peut employer à la suite de la phase de traitement thermique et de soudage représentée sur la fig. 9 ;
Fig. llreprésente, schématiquement, un traitement thermique final du tuoe en vue de le recuire.
Les tubes qui sont emboîtés les uns dans les autres, comme cela a été dit ci-dessus, sont faits de matière en bande façonnée de manière à présenter une forme tubulaire et ils peuvent être de même construction, ou différer quant à leur construction. Une des dispositions que les tubes peuvent affecter, et c'est la disposition préférée, est ce qu'on connaît maintenant dans le commerce sous le nom de tube "Bundy" qui comprend une bande de matière enroulée sur sensiblement 720 c'est-à-dire à deux tours, pour former un tube à paroi double avec une déviation ou désalignement dans la paroi entre les bords de la matière.
La matière en bande est de préférence de l'acier à faible teneur en carbone, bien qu'on puisse faire usage d'autres métaux, et, étant donné que l'invention envisage des opérations d'étirage,'le métal de soudage doit être un métal capable d'être étiré autant ou plus que le métal de la matière en bande, de façon que les opérations d'étirage n'affaiolissent ni ne
<Desc/Clms Page number 5>
détériorent point les joints, ni les coutures, ni le revêtement. A cette fin, on peut faire usage de tubes faits d'a- cier en bande et soudés du cuivre. Un tube de ce genre est couvert par le brevet des Etats-Unis de Harry W. Bundy, N
1.930.191 , du 10 Octobre 1933 et son procédé de fabrication est couvert par le brevet des Etats-Unis de Harry W. Bundy, N 1.892.607, du 27 Décembre 1932.
Bien que ce soit là une disposition préférée de tube à utiliser pour la mise en pratique de l'invention, la structure de tube peut varier et peut présenter différents types de couture,-l'un des types, par exemple , étant celui représenté dans le brevet des Etats-Unis de Bert L. Quarnstrom N 1.933.279 , du 31
Octobre 1933.
On n'a représenté ici qu'un seul type de tube utilisé dans la fabrication du produit final de cette inven- tion et c'est ce qu'on appelle le tube "Bundy".
Un tel tube, représenté sur la fig. 4, possède une paroi extérieure 1, une paroi intérieure 2 et une dévia- tion, ou désalignemet, 3 disposée entre les bords adjacents 4 et 2 de la matière, bords qui sont de préférence biseautés, comme représenté, afin d'éviter un angle brusque dans la 'déviation.. On termine ce tube, façonné avec de la bande d'acier revêtue de cuivre, en le chauffarit pour fondre le cuivre, de préférence dans des conditions excluant la forma- tion d'oxydes, afin de souder ensemble, au cuivre, les "plis" ou épaisseurs de métal. Le cuivre s'allie au métal ferreux sous-jacent et effectue une liaison solide qui, dans certains cas, s'est montrée plus forte que la bande d'acier elle-même.
Fig. 4 représente un tube extérieur désigné dans son ensemble
<Desc/Clms Page number 6>
par A et afin de compléter l'exposé fait ici, on a représenté schématiquement sur la fig. 5 la facon de traiter le tube. Sur cette fig. , le tube A est mû longitudinalement, de gauche à droite sur la fig., à travers un four de soudage 10, chauffé suffisamment pour fondre le cuivre, puis a travers un refroidisseur 11. Un gaz non oxydant ou réducteur peut être fourni au four par un tuyeu d'arrivée 12 et il peut s'échapper et brûler à l'extrémité d'entrée du four et à l'extrémité de sortie du refroidisseur.
Fig. 1 représente un tube terminé, fait de trois tubes du type de ceiui représenté sur la fig. 4 le tube extérieur étant désigné par A, le tube intermédiaire par B et le tube intérieur par C. On peut terminer les tubes B et C en les faisant passer à travers un four ou chambre de chauffe, comme c'est représenté sur la fig. 5. La chaleur peut être obtenue de toute maniere convenable comme, par exemple, par éléments de chauffage électriques, par le gaz ou par la méthode de résistance électrique dans laquelle on fait passer un courant électrique directement dans le tube pour le chauffer. Toutefois la façon d'obtenir la chaleur ne fait point partie de la présente invention.
On emboîte les divers tubes A, B et C les uns aans les autres, comme c'est représenté sur les Figs. 6 et 7 et, afin de faciliter le télescopage des tubes, on les fait de préférence d'une grosseur telle qu'ils passent librement les uns dans les autres en laissant du jeu, comme c'est représenté en X. Cela, toutefois, est exagéré sur la fig. 7. une fois les tubes ainsi emboîtés, ils sont prêts à
<Desc/Clms Page number 7>
être étirés pour réduire le diamètre total et amener les surfaces contiguës des tubes en contact intime, ce qui ferme ainsi le jeu X. Cet étirage est représenté schématiquement sur la fig. 8 où l'on a représenté une filière réductrice en 12. et des tenailles de tirage en 16 .
On étampe l'une des extrémités de la structure constituée par les tubes emboîtés, comme c'est représenté en 17, pour son insertion dans la filière et pour sa préhension par les tenailles. L'étampage de l'extrémité en question fait que les surfaces internes et externes des tubes sont amenées en contact intime les unes avec les autres , de sorte que les trois tubes sont étirés tous ensemble, Au moment où l'étirage commence, la pression extérieure fournie par la filière 15 réduit le diamètre du tube externe A, ce qui amène ainsi sa paroi interne intimement en prise avecla paroi externe du tube intermédiaire B.
L'étirage continuant, cette pression extérieure transmise à travers le tube A réduit le diamètre du tube intermédiaire B jusqu'à ce qu'il vienne intimement en prise avec la paroi externe du tube interne 0, après quoi la continuation de 7.'étirage effectue une action d'étirage et une action de réduction sur les trois tubes. Ainsi, les parois internes et externes, adjacentes, des tubes emboîtés sont amenées en contact extrêmement ferme et intime. Cela facilite beaucoup une forte liaison entre ces tubes lors de la fusion du cuivre des revêtements, puisque plus le contact est intime plus fort est le joint soudé au cuivre.
Après que les tubes ont été étirés, on soumet l'ensemble à une température de fusion du cuivre, comme c'est re-
<Desc/Clms Page number 8>
présenté schématiquement sur la fig. 9. Là, le tube, auquel on a appliqué les lettres de référence, A , B, C, est mû à travers une zone de chauffage, qui peut être constituée par un four 20, et un refroidisseur 21 auxquels un gaz non oxydant, ou réducteur, peut être amené par le tuyau 22 et le cuivre est de nouveau fondu, avec ce résultat que les surfaces contiguës des tubes A, B, et 0 sont soudées ensemble au cuivre. L'appareil de chauffage représenté sur la fig. 9 peut être le même que celui représenté sur la fig. 5.
. Le tube, sous cette forme, peut être considéré comme terminé et on peut l'utiliser pour de hautes pressions.
Toutefois, il peut être désirable et c'est jugé préférable, de traiter de nouveau le tube pour en enlever, spécialement sur ses surfaces extérieures, toutes imperfections, ou parties imparfaitement formées qui peuvent résulter de l'opération de soudage de fige 9. En conséquence, on peut réduire de nouveau les tubes soudés A, B et 0 en les étirant à travers une filière 25, comme c'est représenté sur la fig. 10. Finalement, on peut recuire le tube en le faisant passer à travers une zone de chauffage 26 qui peut être un four chauffé de toute manière convenable. Pour préserver, au cours de la recuisson, les revêtements de cuivre exposés, on peut fournir à la chambre de recuisson, par un tuyau d'arrivée 27, un gaz non oxydant ou réducteur.
Le tube terminé peut apparaître sensiblement comme c'est représenté sur la fige 3, où l'on notera que l'épaisseur de paroi est relativement grande comparée aux diamètres extérieur et intérieur du tube. Le tube terminé est également repré-
<Desc/Clms Page number 9>
senté en coupe transversale et à grande échelle sur la fig. l.
Etant donné que les trois tubes représentés sur cette fig. sont tous de la même construction on a appliqué les mêmes caractères de référence aux différentes parties des divers tubes. Il n'est pas, bien entendu, nécessaire que les divers tubes soient de la même construction ni qu'ils soient du type "Bundy" . Toutefois, dans le cas où l'on fait usage de tubesà doubles parois, le tube pour hautes pression ré- sultant, fait de trois tubes emboîtés les uns dans les autres, possède des parois de six "plis" ou épaisseurs, chaque pli étant fermement uni, par un joint soudé au cuivre, au pli ou aux plis adjacents.
Etant donné que le cuivre est capable d'être étiré davantage que l'acier, les joints et coutures entre les plis aussi bien que les joints entre des surfaces contiguës des divers tubes ne sont pas détruits par des opérations d' étirage .
Bien que l'invention soit particulièrement utile dans la fabrication de petits tubes à parois épaisses, pour hautes pressions, il va bien entendu sans dire qu'elle n'est point limitée à de petits tubes ni à aucune grosseur de tubes. Toutefois, on estime qu'on pourrait donner un exemple spécifique pour montrer clairement ce qu'était un des types de tube qui a été fait conformément à l'invention. Cet exemple est le suivant:
Le tube intérieur 0 était formé avec un diamètre extérieur d'environ 4,35 mm et l'épaisseur de sa paroi, comprenant les deux plis, étit d'environ 0,56 mm.
Ce tube était
<Desc/Clms Page number 10>
ensuite emboîté dans un tube intermédiaire B ayant un diamètre extérieur de 6,35 mm et un diamètre intérieur de 4,95 mm ce qui lui donait ainsi une épaisseur de paroi de 0,7 mm.
Afin que les tubes puissent être facilement emboîtés, ou télescopés, l'un dans l'autre un jeu d'environ 0,5 à 0,6 mm, spécialement dans le cas où les tubes sont longs, et dans cet exemple ils avaient une longueur d'environ 13,?0 m, est nécessaire entre l'extérieur du tube interne et l'intérieur du tube externe. Le tube extérieur A avait un diamètre extérieur de 7,90 mm, un diamètre intérieur de 6,50 mm et une épaisseur de paroi de 0,7 mm et, afin de permettre d'emboîter ou de faire vélescoper dedans le tube B, on étira ce dernier à un diamètre extérieur d'environ 6 mm.
Toutefois, on pourrait préciser que, dans la pratique industrielle, les grosseurs des tubes originelles seraient choisies de fa- çon qu'aucune opération d'étirage ne soit nécessaire pour donner aux tubes la grosseur voulue avant de les emboîter les uns dans les autres. Cela laissait alors un jeu d'environ 0,15 mm entre les parois des tubes C et B et d'environ 0,25 mm entre les parois des tubes B et A. On étira ensuite ce tube combiné à un diamètre extérieur d'environ 6,90 mm, en fermant ainsi le jeu entre les tubes et en faisant de ceux-ci une seule structure. On soumit ensuite cette structure à la chaleur pour souder ensemble , au cuivre, les tubes emboîtés puis on l'étira de nouveau pour lui donner finalement un diamètre extérieur d'environ 6,35 mm après quoi on la recuisit.
Le tube fini avait une épaisseur de paroi d'environ 2 mm et un diamètre intérieur d'environ 2,40 mm.
<Desc/Clms Page number 11>
Le tube possédait une grande résistance à bien des égards, outre qu'il était capable de supporter une pression intérieure anormalement forte. A l'oeil, les divers plis du tube fini, comme par l'exemple ci-dessus, ne sont pas vi- sibles à l'extrémité d'un bout de tube sauf par un examen extrêmement minutieux, de sorte que le tube présente l'appa- rence d'être un tube sans couture, formé d'un seul morceau de métal étiré ou percé. Lorsqu'on fait usage d'un tube du type "Bundy", les coutures ou joints constitués par la dé- viation et les bords a butants 4 et 5 peuvent être désalignés ou chicanés, bien que la résistance du tube soit si grande et que chaque couture ou joint soit si renforcé que les au- tres tubes ou plis peuvent être emboîtés les uns dans les autres sans égard à la position des coutures ou joints.
Ce- la est représenté sur la fig. 1, où les coutures ou joints des tubes A et B sont assez voisins alors que la couture ou joint du tube C est presque diamétralement opposé.