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U. BELLOMETTI, résidant à TURIN (Italie).
PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE TUBES, RESERVOIRS ET CORPS CREUX EN GENERAL, EN TOLE OU BANDE METALLIQUE.
Cette invention a pour objet un procédé pour la fabrication de tubes, réservoirs et corps creux métalliques en général.
L'invention se propose de résoudre le problème de la fabrication en tôle ou bande métallique de tubes et réservoirs des diamètres et épaisseurs voulus par des moyens de production et d'essai tellement simples et transpor- tables qu'ils peuvent être utilisés, sans nécessité de personnel spécialisé, même sur le tracé d'installation des éléments, par exemple une conduite d'eau, ligne de transport de gaz méthane, d'huile ou autre semblable, tout en obte- nant des tubes parfaits à tous points de vue et possédant les caractéristi- ques exigées par leur but d'utilisation.
Le principe de la solution du problème ci-dessus, faisant l'objet de cette invention, consiste dans la combinaison des opérations suivantes :
1) Pliage de la tôle ou bande, ayant les dimensions nécessaires pour fabriquer le tube désiré, et juxtaposition appropriée de leurs bords lon- gitudinaux pour leur union longitudinale. Ce pliage peut être effectué par tous moyens, sans préoccupation d'obtenir une section parfaitement circulai- re.
2) Union des bords juxtaposés du tube, résistante et étanche en vue des pressions auxquelles le tube sera exposé.
3) Introduction d'un fluide sous pression à l'intérieur du tube, après avoir fermé ses extrémités par des têtes étanches, en transformant le
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tube, en premier lieu, d'une section plus ou moins irrégulière à une section circulaire constante sur toute la longueur du tube et, en deuxième lieu, en calibrant le tube à sa mesure exacte voulue. Dans ce but, on produit l'ex- pansion du tube, qui se déforme d'une manière permanente, contre un moule ou coquille placé autour du tube et dont la surface intérieure correspond à la surface extérieure voulue du tube à fabriquer.
Cette opération de calibrage, façonnage et cylindrage du tube par la pression hydraulique sert en même temps comme essai de réception hy- draulique-du tube, car elle permet de contrôler les défauts du tube par les fuites éventuelles.
L'union des bords de la tôle repliée en forme de tube peut être obtenue par soudure électrique à la main ou à la machine automatique, ou bien par l'application d'un élément d'étanchéité autour de deux replis des bords de la tôle repliée.
L'opération indiquée au point 3) pourra être obtenue, par exem- ple, en utilisant aux extrémités du tube des têtes spéciales, reliées l'une à l'autre par des tirants rigides ou flexibles et par l'interposition de dis- ques percés d'étanchéité, permettant à la pression exercée de l'intérieur du tube, assurée par exemple par une pompe actionnée à la main ou à moteur, de comprimer ces disques d'étanchéité contre les extrémités du tube, en agis- sant à l'extérieur des disques sur une surface plus grande que celle par la- quelle la pression agit de leur côté intérieur. La garniture assure l'étan- chéité, tout en permettant l'expansion et la variation de la forme de la section du tube jusqu'à ce qu'il prend la forme circulaire exacte ayant le diamètre voulu.
Des caractéristiques ultérieures de l'invention seront comprises de la description qui suit, se référant au dessin ci-joint, donné à titre indicatif et non pas limitatif, où :
La figure 1 est un schéma général de l'installation;
Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale et longi- tudinale, respectivement, du dispositif à plier la tôle;
Les figures 4 à 6 montrent trois phases successives de l'opéra- tion de pliage;
Les figures 7 et 8 montrent deux phases successives de l'opéra- tion d'union des bords de la tôle pliée par l'application d'un élément lon- gitudinal d'étanchéité.
Les figures 9 et 10 montrent l'appareil à pression hydraulique pour effectuer l'expansion et le calibrage du tube;
Les figures 11 à 13 représentent des détails de la fig. 10 se référant particulièrement à la garniture d'étanchéité aux têtes;
La figure 14 montre une variante de l'appareil à pression hydrau- lique pour l'expansion et le calibrage de tubes ayant un diamètre différent, et
La figure 15 montre l'utilisation de l'appareil hydraulique se- lon les figures 9 et 10 pour la fabrication de fonds en tôle et corps creux en général.
Au schéma général selon la figure 1, 1 indique une feuille de
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tôle que l'on plie, par un procédé quelconque, de façon à juxtaposer sensi- blement ses bords en formant un tube 2 de forme approximativement circulaire.
On effectue alors l'union des bords juxtaposés de l'élément 2 par la soudure de la zone 3, ou bien par l'application d'un élément latéral d'étanchéité, ce qui sera expliqué ci-dessous en se référant aux figures 7 et 8. Les extré- mités du tube 2 sont fermées successivement par des têtes d'étanchéité 4 et
5 reliées l'une à l'autre par un tirant 6. On introduit à l'intérieur du tu- be un liquide sous pression, de l'eau par exemple, au moyen d'une pompe 7.
On obtient ainsi en premier lieu le passage du tube 2 de la section conférée par la machine à plier, à une section circulaire constante sur toute sa lon- gueur et, successivement, le calibrage du tube, qui subit une déformation permanente et appuie contre le profil intérieur d'un moule 8 entourant le tube et retenue également entre les têtes 4, 5.
Par cette opération on opère également l'essai de réception du tube, en contrôlant les fuites qui pourraient se manifester pendant le trai- tement sous pression.
Aux figures 2 à 6, l'opération de pliage de la tôle 1 pour ob- tenir le tube 2 s'opère en utilisant l'appareil représenté aux figures 2 et 3, comportant trois poutres en double T, indiquées par 9, 10, 11 reliées l'une à l'autre à leurs extrémités. Un moule 12, pouvant être même en bois, est agencé entre les poutres inférieures 10 et 11.
On déplace sous la poutre 9, par un mouvement de translation, un élément façonneur 13 affectant une forme demi-ovoïdale .
L'élément 13 pourrait même affecter des formes autres que celle représentée; par exemple, on pourrait utiliser des roues ou des billes de diamètre variable.
On place la tôle 1 entre le moule 12 et l'élément façonneur 13 et on confère à l'élément 13 un mouvement alternatif.
Pour la fabrication d'un tube, par exemple, on opère d'abord un pliage de la tôle sur un tiers de sa largeur, comme représenté à la fi- gure 4, on plie successivement sur un autre tiers, comme indiqué à la fi- gure 5, et on définit enfin le tube par le pliage au centre comme montré à la figure 6.
D'après les figures 7 et 8 on peut assurer l'union des deux bords du tube en utilisant, au lieu de la soudure de ces bords, un élément tubulaire 14 en matière facilement déformable, fer doux ou cuivre par exem- ple, de diamètre réduit, que l'on place entre deux replis 2a prévus au delà des bords du tube 2, et que l'on couvre par un profil 15 servant d'élément de réaction et de couvre-joint qui vient en prise sur les replis 2a. Sous la pression hydraulique l'élément tubulaire 14 se déforme, comme montré à la figure 8, et épouse le profil de l'interstice existant entre les replis 2a et le profil 15. Cela assure l'union parfaite des deux bords du tube et l'étanchéité complète à la pression intérieure.
Aux figures 9 et 10, montrant l'appareil à pression hydraulique, 16 et 17 indiquent les deux têtes, reliées l'une à l'autre par des tirants 18. La tête 16 est munie d'un appendice 19, sur lequel se déplace un élément cylindrique de fond 20.21 indique le conduit d'admission du liquide sous pression, passant par les éléments 16, 19 et 20. Ce conduit est relié à une enveloppe en caoutchouc 22, renfermée dans le tube 2. Par effet de la pres- sion hydraulique, l'enveloppe 22 se déforme élastiquement et assure la dé- formation permanente du tube, qui prend d'abord la forme cylindrique circu- laire et, successivement, un profil extérieur correspondant à la surface in-
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térieure du moule 8.
Pendant cette opération, l'élément se déplace contre le tube par effet de la pression du liquide passant dans l'interstice 23 existant entre l'élément 20 et l'appendice 19 de la tête 21. L'étanchéité au liquide sous pression est assurée par une garniture 24.
D'après la variante représentée à la figure 11, l'étanchéité du tube est assurée par une garniture 25 en caoutchouc ou autre matière défor- mable élastiquement, prévue à l'extrémité et à l'intérieur du tube 2 et te- nue en place par un anneau métallique élastique expansible 26.
D'après la variante montrée aux figures 12 et 13, l'étanchéité est assurée parune garniture annulaire en caoutchouc 27 qui, sous l'action d'une pression hydraulique ou pneumatique, ou encore sous une action méca- nique, assure l'étanchéité au fluide sous pression qui est admis à l'inté- rieur du tube.
A la figure 12, le fluide agissant sur la garniture 27 arrive par un conduit 28 pratiqué dans la tête de l'appareil; à la figure 13, l'ac- tion mécanique sur la garniture 27 en vue de l'amener en contact avec le tube 2, est assurée par des boulons 29 agissant contre un anneau 30 renfer- mé dans l'extrémité du tube 2 et muni d'une surface conique apte à recevoir la garniture 27 et à assurer son expansion en direction radiale.
L'appareil représenté à la figure 14 opère l'expansion et le ca- librage de tubes 2, 2a, 2b ayant un diamètre différent, dans certaines li- mites.Cet appareil comporte des logements annulaires entre les éléments 19 et 20 pour des garnitures annulaires 24,24a, 24b appropriées au diamètre du tube à calibrer. De plus, l'élément annulaire 30 agissant sur la garni- ture 27 prévue au bord du tube, est remplacé tour à tour par des éléments 30a, 30b ayant un diamètre extérieur approprié à la dimension du tube à ca- librer.
L'appareil représenté à la figure 15 comporte deux plaques pro- filées 31 et 32 reliées l'une à l'autre par des boulons 33, dont la plaque inférieure 32 agit en contre-moule. 34 indique un élément de pression de la tôle et 35 un élément d'étanchéité, tenus tous les deux en place par les boulons 33.
On place la tôle L entre le contre-moule 32 et l'élément de pres- sion 34 et on la déforme jusqu'à ce que la tôle prend la forme voulue par ef- fet du fluide sous pression introduit par un trou 36 de la plaque supérieure 31.
Le fluide sous pression peut être de l'eau, de l'huile ou de l'air.
Les éléments 34 et 35 sont munis de garnitures d'étanchéité 37 et 38, pres- sées contre leurs sièges respectifs par le fluide lui-même, alimenté par des conduits non représentés, pratiqués dans la plaque supérieure 31.
REVENDICATIONS.
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U. BELLOMETTI, residing in TURIN (Italy).
METHOD AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OF TUBES, TANKS AND HOLLOW BODIES IN GENERAL, IN SHEET OR METAL TAPE.
This invention relates to a process for the manufacture of metal tubes, tanks and hollow bodies in general.
The invention proposes to solve the problem of manufacturing in sheet metal or metal strip tubes and tanks of the diameters and thicknesses desired by means of production and testing so simple and transportable that they can be used without necessity. specialized personnel, even on the installation route of the elements, for example a water pipe, a line for transporting methane gas, oil or the like, while obtaining perfect tubes from all points of view and possessing the characteristics required by their purpose of use.
The principle of the solution of the above problem, which is the object of this invention, consists in the combination of the following operations:
1) Folding of the sheet or strip, having the dimensions necessary to manufacture the desired tube, and appropriate juxtaposition of their longitudinal edges for their longitudinal union. This folding can be carried out by any means, without concern for obtaining a perfectly circular section.
2) Union of the juxtaposed edges of the tube, resistant and tight in view of the pressures to which the tube will be exposed.
3) Introduction of a pressurized fluid inside the tube, after having closed its ends with sealed heads, transforming the
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tube, in the first place, of a more or less irregular section with a constant circular section over the entire length of the tube and, secondly, by calibrating the tube to its exact desired measurement. For this purpose, the expansion of the tube, which permanently deforms, is produced against a mold or shell placed around the tube and the interior surface of which corresponds to the desired exterior surface of the tube to be manufactured.
This operation of calibrating, shaping and rolling the tube by hydraulic pressure serves at the same time as a hydraulic acceptance test of the tube, because it makes it possible to check the defects of the tube by the possible leaks.
The union of the edges of the folded sheet in the form of a tube can be obtained by electric welding by hand or with an automatic machine, or by applying a sealing element around two folds of the edges of the sheet folded.
The operation indicated in point 3) can be obtained, for example, by using special heads at the ends of the tube, connected to each other by rigid or flexible tie rods and by the interposition of discs. perforated sealing, allowing the pressure exerted from the inside of the tube, ensured for example by a pump actuated by hand or by motor, to compress these sealing discs against the ends of the tube, by acting at the same time. the outside of the discs over a larger area than that by which the pressure acts on their inside. The gasket provides a seal while allowing expansion and variation in the shape of the section of the tube until it assumes the exact circular shape of the desired diameter.
Further characteristics of the invention will be understood from the following description, with reference to the accompanying drawing, given as an indication and not as a limitation, where:
Figure 1 is a general diagram of the installation;
Figures 2 and 3 are cross-sectional and longitudinal views, respectively, of the plate bending device;
Figures 4 to 6 show three successive phases of the folding operation;
Figures 7 and 8 show two successive phases of the operation of joining the edges of the folded sheet by applying a longitudinal sealing element.
Figures 9 and 10 show the hydraulic pressure apparatus for effecting the expansion and sizing of the tube;
Figures 11 to 13 show details of fig. 10 with particular reference to the head seal;
Fig. 14 shows a variant of the hydraulic pressure apparatus for the expansion and sizing of tubes having a different diameter, and
Figure 15 shows the use of the hydraulic apparatus according to Figures 9 and 10 for the manufacture of sheet metal bases and hollow bodies in general.
In the general diagram according to figure 1, 1 indicates a sheet of
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sheet which is folded, by any method, so as to substantially juxtapose its edges, forming a tube 2 of approximately circular shape.
The juxtaposed edges of the element 2 are then joined by the welding of the zone 3, or else by the application of a lateral sealing element, which will be explained below with reference to FIGS. 7 and 8. The ends of the tube 2 are successively closed by sealing heads 4 and
5 connected to each other by a tie rod 6. A pressurized liquid, water for example, is introduced inside the tube by means of a pump 7.
In this way, firstly, the passage of the tube 2 of the section conferred by the bending machine, to a constant circular section over its entire length, is obtained and, successively, the calibration of the tube, which undergoes a permanent deformation and presses against the internal profile of a mold 8 surrounding the tube and also retained between the heads 4, 5.
This operation also carries out the acceptance test for the tube, checking for any leaks which may appear during the pressure treatment.
In Figures 2 to 6, the bending operation of the sheet 1 to obtain the tube 2 is carried out using the apparatus shown in Figures 2 and 3, comprising three double T-beams, indicated by 9, 10, 11 connected to each other at their ends. A mold 12, which may even be made of wood, is arranged between the lower beams 10 and 11.
Is moved under the beam 9, by a translational movement, a shaping element 13 having a half-ovoid shape.
Element 13 could even affect shapes other than that shown; for example, one could use wheels or balls of variable diameter.
The sheet 1 is placed between the mold 12 and the shaping element 13 and the element 13 is given a reciprocating movement.
For the manufacture of a tube, for example, one first operates a folding of the sheet over one third of its width, as shown in Figure 4, one folds successively over another third, as shown in fi - Figure 5, and finally the tube is defined by the folding in the center as shown in Figure 6.
According to Figures 7 and 8 it is possible to ensure the union of the two edges of the tube by using, instead of the welding of these edges, a tubular element 14 of easily deformable material, soft iron or copper for example, of reduced diameter, which is placed between two folds 2a provided beyond the edges of the tube 2, and which is covered by a profile 15 serving as a reaction element and joint cover which engages on the folds 2a . Under hydraulic pressure, the tubular element 14 deforms, as shown in FIG. 8, and follows the profile of the gap existing between the folds 2a and the profile 15. This ensures the perfect union of the two edges of the tube and l. 'complete sealing against internal pressure.
In Figures 9 and 10, showing the hydraulic pressure apparatus, 16 and 17 indicate the two heads, connected to each other by tie rods 18. The head 16 is provided with an appendage 19, on which moves a bottom cylindrical element 20.21 indicates the pressurized liquid inlet duct, passing through elements 16, 19 and 20. This duct is connected to a rubber casing 22, enclosed in tube 2. By the effect of the pressure hydraulically, the casing 22 deforms elastically and ensures the permanent deformation of the tube, which first takes the circular cylindrical shape and, successively, an outer profile corresponding to the internal surface.
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outer mold 8.
During this operation, the element moves against the tube by the effect of the pressure of the liquid passing through the interstice 23 existing between the element 20 and the appendix 19 of the head 21. Tightness against the pressurized liquid is ensured. by a trim 24.
According to the variant shown in FIG. 11, the tightness of the tube is ensured by a gasket 25 of rubber or other elastically deformable material, provided at the end and inside of the tube 2 and held in placed by an expandable elastic metal ring 26.
According to the variant shown in FIGS. 12 and 13, the sealing is ensured by an annular rubber seal 27 which, under the action of hydraulic or pneumatic pressure, or even under mechanical action, ensures the sealing. to the pressurized fluid which is admitted inside the tube.
In FIG. 12, the fluid acting on the gasket 27 arrives through a conduit 28 formed in the head of the apparatus; in figure 13, the mechanical action on the gasket 27 with a view to bringing it into contact with the tube 2, is provided by bolts 29 acting against a ring 30 enclosed in the end of the tube 2 and provided with a conical surface suitable for receiving the lining 27 and for ensuring its expansion in the radial direction.
The apparatus shown in Figure 14 operates the expansion and sizing of tubes 2, 2a, 2b having a different diameter, within certain limits. This apparatus has annular housings between elements 19 and 20 for gaskets. 24,24a, 24b annulars appropriate to the diameter of the tube to be calibrated. In addition, the annular element 30 acting on the gasket 27 provided at the edge of the tube is replaced in turn by elements 30a, 30b having an external diameter appropriate to the dimension of the tube to be calibrated.
The apparatus shown in FIG. 15 comprises two profiled plates 31 and 32 connected to one another by bolts 33, the lower plate 32 of which acts as a counter-mold. 34 indicates a sheet press member and 35 seal member, both held in place by bolts 33.
The sheet L is placed between the counter-mold 32 and the pressure element 34 and is deformed until the sheet takes the desired shape by the effect of the pressurized fluid introduced through a hole 36 of the top plate 31.
The pressurized fluid can be water, oil or air.
The elements 34 and 35 are provided with gaskets 37 and 38, pressed against their respective seats by the fluid itself, supplied by ducts, not shown, formed in the upper plate 31.
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