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'?Corps élastique tubulaire à paroi multiple"
Les corps élastiques tubulaires, appelés aussi tubes élastiques ou tubes en soufflet, sont généralement fabriqués jusqu'à maintenant en tubes sans soudure à paroi mince. On connait aussi des corps élastiques tubulaires qui sont fa- briqués en tubes soudés au gaz ou soudés ou brasés électri- quement.
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pour des pressions plus élevées, au lieu d'employer des tubes à paroi épaisse, on établit des corps élastiques composés de plusieurs tubes emboîtés les uns dans les autres à paroi mince sans soudure ou soudés au gaz, les tubes à sou- dure pouvant être soudés électriquement ou au gaz, mais, de préférence, par soudure par résistance et parrecouvrement, parce qu'un tel corps élastique à paroi multiple de même épaisseur totale présente une élasticité et une sensibilité bien plus grandes qu'un corps élastique à paroi simple.
Jusqu'à maintenant cependant, on ne pouvait obtenir au plus dans le commerce que des corps élastiques à paroi quadruple et ces corps ne sont utilisables que pour des pressions relativement basses. La pression d'éclatement d'un tel corps élastique à paroi multiple est beaucoup plus élevée que la pression maximum admissible mais pour de hautes pressions, on observe relativement vite des déforma- tions permanentes des ondulations, ce qui d'une part diminue fortement l'élasticité et d'autre part abaisse fortement la durée du corps élastique.
Par exemple, un tube élastique court en tombac de 100 mm de diamètre intérieur à paroi quadruple de 0,8 mm d'épaisseur totale, c'est-à-dire composé de quatre tubes élémentaires de chacun 0,2 mm d'épaisseur, supporte une pression d'éclatement de plus de 150 atm, mais présente déjà à une pression de 30 atm une déformation permanente de l'ondulation, le creux de l'ondulation s'étant retréci et le saillant s'étant élargi, la perte d'élasticité pouvant alors s'élever selon la dureté de la matière à 30 - 40 % et davantage.
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Comme matière pour les corps élastiques, on a géné- ralement employé. jusqu'à maintenant le tombaq. L'acier inoxy- dable ne peut être envisagé que pour les tubes soudés parée qu'on ne peut pas obtenir jusqu'à maintenant des tubes à paroi mince, tels que ceux nécessaires pour la fabrication des corps élastiques, en acier inoxydable sans soudure. La soudure ne peut alors être faite que par soudure électrique à reoouvre- ment, car une soudure par juxtaposition de tels tubes à paroi mince s'est révélée jusqu'à maintenant irréalisable. La sou- dure électrique par résistance ou par recouvrement crée ce- pendant le long de la soudure une région d'épaisseur doublée qui, en particulier dans le cas de plusieurs tubes emboîtés les uns dans les autres, provoque un épaississement considérable indésirable du corps élastique.
Or on a trouvé que la matière de la soudure par recouvrement ne peut pas être amincie par écrasement de la soudure par résistance, de façon que la ré- gion de la soudure corresponde approximativement au reste de la paroi du corps élastique. Un tel écrasement de la soudure est bien réalisable pratiquement ; mais de telles soudures ne se montrent pas étanches au vide et ne peuvent donc pas être envisagées pour la fabrication de tubes élastiques, in- dépendamment du fait qu'un tel écrasement de la soudure n'est possible que par surchauffage de la matière, ce qui provoque une perte aussi bien pour la résistance mécanique que pour la résistance à la corrosion.
Le façonnage d'un tube à paroi multiple en corps élastique peut seulement se faire si les tubes élémentaires sont emboîtés les uns dans les autres de manière absolument
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compacte, car autrement des plis nuisibles se produiraient.
Quand des tubes assez longs doivent être engagés les uns dans les autres, ces tubes doivent être huilés ou graissés, afin qu'il ne reste pas trop d'intervalle entre les différents tubes et pour éviter le frottement qui aurait lieu lors de l'emboîtement de tubes secso Les couches d'huile ou de grais- se restant entre les différentes parois de tubes présentent cependant des inconvénients, parce que lors de l'adjonction des éléments associés par brasure tendre ou dure ou par sou- dure la matière de graissage est vaporisée et la montée con- tinuelle de bulles rend difficile ou même impossible l'obten- tion d'une bonne étanché/ité.
Si le tube élastique est sou- mis à de hautes températures, la vaporisation de la matière de graissage restant entre les différents tubes conduit à de fortes déformations de l'ondulation, parce que les gaz ne peuvent.pas s'échapper.
L'épaississement de la paroi le long de la ligne de soudure par recouvrement rend plus difficile le façonnage du tube en corps élastique, que ce soit par laminage ou par outils actionnés hydrauliquement, et soumet les outils à une forte fatigue.
La demande de corps élastiques d'élasticité et de sensibilité élevées pour hautes pressions, est constamment en augmentation, en particulier pour la fabrication de régu- lateurs de pression. Les corps élastiques à paroi épaisse convenable ne peuvent pas résoudre le problème, parce que la résistance propre du corps élastique est trop grande et il y a perte de sensibilitéo D'autre part la fabrication de
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corps élastiques à partir d'un assez grand nombre de tubes élémentaires à paroi mince emboîtés les uns dans les autres présente de grandes difficultés pour les raisons déjà indi- quées ci-dessus.
Cela. est le cas en particulier poun les corps élastiques en acier inoxydable, qui est cependant une matière qui convient très bien pour la fabrication de corps élastiques à cause de sa résistance mécanique, de son élasti- cité et de sa résistance à la chaleur et à la corrosion très élevées.
L'invention concerne en corps élastique à paroi multiple qui est formé par une bande de métal enroulée en plusieurs couches en un cylindre creux et fixée au moins au bord éxtérieuro
De tels corps élastiques peuvent ainsi se composer de plusieurs couches superposées en nombre suffisant, car les couches intermédiaires de la paroi multiple ne doivent pas être réunies entre elles. Les corps élastiques peuvent avoir un diamètre et une épaisseur pratiquement quelconque.
Dans le procédé de fabrication d'un corps élastique à paroi multiple selon l'invention, on enroule une première couche de la bande de métal et on soude le bord intérieur à cette spire d'enroulement, puis on enroule toutes les couches de la bande et on soude le bord extérieur de la bande de mé- tal avec la dernière spire, de sorte qu'on obtient un cylin- dre creux à partir duquel on façonne le corps élastique.
Avantageusement, pendant la soudure du bord extérieur, tou- tes les couches intérieures à l'exception de la dernière sont retroussées vers l'intérieur à l'endroit de la soudure.
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Au dessin annexé, on a représenté, à titre d'exem- ple, aux figures 1 - 3 le procédé de fabrication d'un corps élastique à paroi multiple selon l'invention et la figure 4 montre un exemple de réalisation d'un corps élastique à paroi multiple selon l'invention, l'épaisseur de la bande ayant été un peu exagérée pour rendre la représentation plus claire.
Pour la fabrication d'un corps élastique à paroi multiple, on enroule une bande de métal 1 en un tube 2, l'ex- trémité intérieure et l'extrémité extérieure de la bande seulement étant soudéeso La fabrication d'un manchon tubu- laire à paroi multiple de ce genre s'effectue comme indiqué ci-après.
On enroule d'abord l'une des extrémités de la bande sur un mandrin, constitué par exemple par un cylindre de bois ou un tube dont le diamètre correspond au diamètre in- térieur désirée On marque ensuite au crayon ou d'une manière analogue l'emplacement de l'extrémité de la bande, puis on enlève la bande du mandrin et sur une soudeuse électrique on la réunit au préalable par points en 2, à l'emplacement marqué, entre une roue d'électrode intérieure 4 et une roue d'électrode extérieure 5 et on procède ensuite à la soudure du joint (figure 1).
Ce manchon tubulaire simple obtenu est ensuite en- roulé sur la bande jusqu'à obtention du nombre de spires dé- siré. On marque ensuite sur la bande extérieure l'endroit où la bande extérieure est en regard de la ligne de soudure sur l'extrémité de bande intérieure 2 et on coupe la bande en
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excédant, puis on marque l'extrémité extérieure de la bande sur la spire située directement au-dessous en 7. pour pouvoir maintenant effectuer la soudure exté- rieure, on retrousse vers l'intérieur toutes les spires inté- rieures 6 à l'exception de la dernière située à l'extérieur, comme on l'a représenté à la figure 2, ce qui peut se faire très bien, surtout dans le cas d'une matière bien élastique, telle que l'acier inoxydable, sans provoquer de cassures dans la bande.
On peut empêcher les spires retroussées intérieure- ment de revenir en place élastiquement au moyen d'un disposi- tif convenable quelconque, par exemple au moyen de vis de maintien ou d'organes analogues. Il y a alors suffisamment de place pour pouvoir engager dans le tube le bras d'électro- de inférieur 3 de la soudeuse afin de fixer l'extrémité de bande extérieure au moyen d'une ligne de soudure (figure 2).
Cela fait on laisse revenir ves l'extérieur les spires re- troussées vers l'intérieur, de sorte qu'on obtient un cylin- dre creux à paroi multiple, à partir du-quel on façonne ou fabrique le corps élastique selon la figure 4 d'une manière connue en elle-même pour la fabrication des corps élastiques.
Le cylindre creux pour la constitution de ce corps élastique se compose ainsi d'une bande de métal enroulée en plusieurs couches et soudée aux bords intérieur et extérieur.
Au lieu de réunir le bord intérieur et le bord exté- rieur à la spire voisine par une ligne de soudure, on pour- rait-aussi réunir l'un des deux bords par soudure par points seulement. De plus, on pourrait même supprimer la soudure de l'extrémité de bande intérieure, car celle-ci par suite de
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l'élasticité de la matière, aidée par la pression intérieure, a toujours tendance à se déployer élastiquement vers l'ex- térieur et à s'appliquer contre les spires extérieures.
On coupera les extrémités de la bande de telle façon que l'arrête finale de la spire extérieure se trouve en re- gard de l'arête initiale de la spire intérieure, de sorte que tout épaississement dans la paroi se trouve évité.
On pourrait naturellement aussi fabriquer un cylin- dre tubulaire à paroi multiple en effectuant simultanément la ligne de soudure intérieure et la ligne de soudure exté- rieure par soudure à travers toute la paroi, Un tel manchon tubulaire serait cependant inutilisable pour la fabrication de corps élastiques, car, indépendamment de ce qu'une telle ligne de soudure à travers tant d'épaisseurs de tôle ne se fait pas aussi bien et aussi régulièrement que lors de la soudure de deux épaisseurs de tôle seulement l'une à l'autre, un tel tube présenterait le grand inconvénient que la sou- dure de toutes les parois différentes entre elles provoque- rait un grand renforcement d'un côté et que les différentes couches ne pourraient plus glisser les unes sur les autres,
ce qui consistue précisément le grand avantage de l'élasti- cité élevée de tels corps élastiques à paroi multiple par rapport à des corps à paroi simple de même épaisseur totale.
Le corps élastique de la figure 4 présente une ré- sistance tout à fait extraordinaire et comme le procédé de fabrication n'exige aucun graissage de la matière, l'incon- vénient qui résultait jusqu'5. maintenant d'un tel graissage, est aussi éliminé. Le procédé de fabrication est enfin beau-
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coup plus simple et moins coûteux que les précédents, avec lesquels on employait un grand nombre de tubes adaptés avec précision l'un dans l'autre; au lieu des nombreuses lignes de soudure et des recouvrements créant de fortes surcharges, le nouveau corps élastique ne comporte plus qu'une ligne de soudure intérieure et une ligne de soudure extérieure, qui n'épaississent nullement la paroi et ne dimnuent pas l'élasti- cité.
Des essais de pression ont montré que de tels corps élastiques satisfont aux plus grandes exigences. Il y a en particulier un grand besoin de corps élastiques pour les compensateurs de grand diamètre intérieur et à pressions élevées, par exemple pour la vapeur surchauffée. Les corps élastiques connus jusqu'ici étaient trop peu résistants à la pression et trop peu élastiques. Un corps élastique à paroi multiple, établi selon le mouveau procédé, par exemple de 200 mm de diamètre intérieur, se composant de dix épais- seurs de tôle de 0,2 mm chacune, soit d'une épaisseur totale de 2,0 mm, peut supporter sans déformation permanente une pression de fonctionnement de 100 atm, la résistance propre étant encore relativement très faible et l'élasticité encore très grande.
Un autre inconvénient du procédé appliqué jusqu'à maintenant de l'emboitement de plusieurs tubes à paroi mince soudés électriquement consistait en ce que la soudure élec- trique faisait naitre des tensions dans la matière, de sorte que le tube présentait le long de la ligne de soudure une forme ondulée. Pour pouvoir engager les uns dans les autres de tels tubes non complètement ronds, les tubes intérieurs
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doivent être considérablement plus petits, pour être élargis ensuite après leur emboitement, afin que les différentes parois s'appliquent parfaitement les unes sur les autres.
Gependant cela nécessite de soumettre la matière à une fa- tigue d'extension supplémentaire sensible et cet inconvé- nient est aussi évité avec le procédé décrit selon les fi- gures 1 - 3, les différentes couches s'appliquant les unes sur les autres d'une manière complètement lisse et serrée. e v e n d i e a t i o n s : *****************************
1. Corps élastique à paroi multiple, caractérisé en ce qu'il est formé. avec une bande de métal enroulée en plusieurs couches en un cylindre creux et fixée au moins au bord extérieur.