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L'invention concerne des machines d'essai permettant de déterminer la résistance des parois de tubes creux ou de.tuyaute- ries et, en particulier, des dispositifs installée sur ces machi- nes et permettant la réalisation et le maintien de joints étanches entre le tube soumis aux essais et la machine. L'invention con- cerne également de nouveaux dispositifs destinés à assurer l'étan- chéité aux extrémités des machines dressais employés pour la vé- rification des tubes.
De nombreux types dtappareils employés pour effectuer des essais sur les tubes comportent deux têtes qui se font face et sont fixées sur un bâti de grande longueur sur lequel sont instal lés également des supports, entre les têtes,aux points où leur pré sence est nécessaire.
Dans la plupart des machines de ce type, l'introduction du fluide sous pression dans le tube s'effectue pari l'une des têtes.Cette introduction provoque une dilatation du tu- be dans le sens radial et, par voie de conséquence, une diminution
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dans le sens axial.Bien que la dilatation qui se produit dans le sens radial soit peut importante, l'effet cumulatif qui se pro- duit dans le sens longitudinal suffit souvent à provoquer la rup- ture du joint entre le tube et la machine à l'une des extrémités ou aux deux extrémités du tube, ce qui se traduit par une déper- dition de fluide.
Il en résulte que,dans les conditions les plus favorables, l'emploi de ces machines pour l'exécution des essais constitue une opération difficile et fastidieuse et que l'on est obligé, pour éviter la destruction des joints, de n'utiliser que d'assez faibles pressions.
Conformément à la présente invention,l'exécution rapi- de et efficace des essais devient possible lorsqu'on utilise la machine qui fait l'objet de la présente invention. Les dispositifs d'étanchéité réalisés au niveau des têtes de la machine qui fait l'objet de l'invention assurent l'étanchéité par un contact excellent avec les extrémités des tubes, de sorte que les joints ainsi obtenus ne risquent pas de céder, même sous l'action de très fortes pressions quril n'a pas été possible d'atteindre pra- ' tiquement jusqu'à présent.
De plus, le raccourcissement dans le sens longitudinal, même s'il est considérable, ne peut pas provo- quer la rupture du joint dans la machine qui fait l'objet de la présente invention car l'une des têtes au moins de la machine comporte des dispositifs d'étanchéité qui suivent automatiquement .le raccourcissement du tube dans le sens longitudinal, ce qui évi, te la destruction du joint.
Il est donc possible d'effectuer sur des segments de tubes des essais assez rapides et à des pressions qui étaient restées jusqu'à présent en dehors du domaine dans le- quel s'effectuaient normalement les essais et de réaliser cette opération avec des frais assez réduits.La fabrication et l'ins- tallation des tubes de grand diamètre revenant assez cher, il est extrêmement important de pouvoir déceler tous les défauts qui pourraient se traduire par un mauvais comportement en service des tubes et obliger à les remplacer prématurément sans parler du
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fait que ce comportement défectueux péut p6voqr l.'&e'nseptio d'opérations importantes.
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La machine qui fait l'objet de la présente invention, comme tous les appareils employés jusqu'à présent pour effectuer des essais sur les tubes, comporte deux tètes fixées à une cer- taine distance l'une de l'autre sur un bâti. Des dispositifs d'é- tanchéité centrés sur l'axe sont installés au niveau de ces deux têtes et assurent l'étanchéité aux extrémités du tube en exerçant une pression dans le sens axial contre les extrémités du tube qui leur font face.Un dispositif d'alimentation en fluide permet d'introduire le fluide à l'intérieur du segment de tube et de porter la pression du fluide à la valeur correspondant à l'essai prévu pour la détermination de la résistance des parois. Les dis- positifs d'étanchéité installés dans les tètes assurent l'étanché ité aux deux extrémités du tube et évitent les déperditions de fluide.
Le maintien du joint étanche est assuré du fait qu'un dis positif qui lui est relié de manière à le suivre appuie le dispo- sitif d'étanchéité de l'une des têtes contre l'extrémité du tube et l'oblige à suivre le raccourcissement du tube.
Une autre caractéristique de la présente invention est constituée par le nouveau mode de construction particulier dulo- gement de l'extrémité du tube qui doit être soumis aux essais.
Cette pièce est beaucoup plus simple que celles qui ont été utili' sées jusqu'à présent et constitue un dispositif de fermeture auto' matique efficace. De plus,les anneaux du joint sont fixés dtune manière assez solide *pour qu'au moment où l'on retire de la ma- chine l'extrémité d'un segment de tube l'anneau ne se perde pas, ce qui risquait toujours de se produire dans le cas des disposi- tifs comportant ce type dtanneau d'étanchéité.D'autre part, lors- qu'il y a lieu d'effectuer des essais portant sur des tubes ayant' un diamètre différent ou dont l'extrémité a une forme différente le remplacement du logement étanche peut s'effectuer facilement, ce qui réduit au minimum le temps nécessaire aux opérations de montage de la machine lorsque les essais portent sur des tubes ayant différents diamètres.
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D'une manière spécifique, les logements étanches qui se trouvent à ltextrémité des tubes et assurent l'étanchéité maintie- nent les extrémités d'un segment de tube en s'embêtant de ma- ¯ nière à former un joint étanche ay moyen d'un anneau en forme de 0. L'anneau en forme de 0 pénètre dans une rainure:annulaire de la pièce qui ferme l'extrémité du tube, à l'intérieur du disposi- tif d'étanchéité,de telle manière qu'il fait saillie hors de la rainure.Dans ces conditions, la partie qui fait saillie est dis posée de manière à se trouver comprimée en partie par l'extrémi- té du segment de tube qui est maintenu et appuyé, dans le sens axial,contre l'anneau par le dispositif d'étanchéité.
Des dispo- sitifs de maintien permettent également de réàliser l'introduc- tion périphérique et le maintien mécanique des parois latérales externes de l'extrémité du tube.
La figo la est une vue plane par en-dessus de l'une des extrémités de la machine montrant les installations annexes uti- lisées avec la machine.
La fig. lb est une vue plane, analogue à la fig. la, de ltautre extrémité de la machine.
La fig. 2 est une vue de c8té en élévatiori de la tête située à l'extrémité de la machine et représentée par la fig.1a.
La fig. 3 est une vue de c8té en élévation comportant une coupe partielle et représentant la tête située à l'extrémité de la machine et représentée par la fig. lb .
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 1 et montrant les détail$ du mécanisme qui permet la mise en place du tube sur la machine pour l'exécution des essais.
La fig. 5 est une coupe verticale en élévation des dis- positifs dtétanchéité de la tte représentée par la fig. 2 mon- trant les conduits d'amenée du fluide et dtévacuation de l'air.
La fig. 6 est une vue détaillée d'une partie du dispo- sitif d'étanchéité représenté par la fig. 5.
La fig. 7 représente l'anneau d'étanchéité dont la
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position est indiquée par la fig. 6 et qui porte contre l'extré- mité du tube dans sa rainure.
La fig. 8 est une coupe d'une partie d'une tête modi- fiée.
La fig. 9 est une vue plane de face de l'assemblage re- présenté par la fig. 8.
La fig. 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la fig. 8 et,
La fig.'ll est une vue détaillée dtune partie de l'as- semblage représenté par la fig. 9.
En utilisant drabord les fig. 1 à 4, on se propose de décrire les caractéristiques d'ensemble d'une machine constituant une réalisation de la présente invention et les installations annexes qui facilitent la manipulation efficace$ des segments de tubes dont le poids est élevé. Il y a lieu d'observer à ce sujet que les fig. la et 1b peuvent être placées l'une à la suite de l'autre pour qu'il soit plus facile de se représenter le fonc- , tionnement d'ensemble de la machine. D'une manière générale, la machine est constituée par deux têtes distinctes 10 et 11 qui comportent chacune respectivement un assemblage qui sert de sup- port, 10a et 11a, et un assemblage qui assure l'étanchéité, lOb et llb. C'est entre les dispositifs d'étanchéité 10b et 11b que xx se place le segment de tube 12 qui doit être soumis aux essais.
Le-tube représenté peut avoir, par exemple,une longueur de
15,24 m et un diamètre de 20,12 cm bien que, comme on le verra, les caractéristiques de la machine lui donnent une grande sou- plesse dtemploi et lui permettent de s'adapter assez facilement à Inexécution dressais portant sur des tubes de différentes lon- gueurs et de différents diamètres.
En se reportant à la fig. 4, on voit que la machine dans son ensemble est installée de préférence sur un socle ou sur des fondations en béton 13. Fixées par des boulons à ces fondations et disposées parallèlement l'une à l'autre entre les têtes 10 et
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11, des poutrelles 14 et 15 comportant des bridés qui constituent des rails, comme l'indique la figure.
Comme on le voit d'une ma- nière particulièrement nette sur les fig. 4 et 2, des brides 18, situées de part et dtautre du cadre de la tête 10a, se trouvent au-dessus des rails 16 et 17'. Chacune de ces brides comporte des rouleaux ou des'roulettes 18a d'un modèle spécial qui supportent le poids de la tête et en facilitent le déplacement sur les rails Des trous 20 sont répartis, en face les uns des autres, le long des rails 16 et 17, à des intervalles égaux, comme le mintrent les figures la et 16.'Le cadre de la tête 10a comporte des chevilles 21 qui passent dans des trous ménagés dans les brides 18 à des in tervalles qui correspondent à ceux des trous n'partis le long des rails 16 et 17.
Ces chevilles sont mises en place-a la main dans .. les trous des brides 18 et des rails 16 et 17 mis en face les uns- des autres . Il suffit en général de quatre de ces chevilles pour maintenir la machine en place.
De même, le cadre lla comporte des chevilles 22 dont le mouvement est commandé par des cylindres pneumatiques 23 et qui passent dans des trous 20 pour maintenir la tête 11 en place sur les rails. La mise en mouvement des cylindres peut s'effectue dtune manière quelconque et les chevilles traversent les brides 18, qui sont supportées par les roulettes 18'a de la même maniè- re que la tête 10 est supportée par les roulettes 18a.
. Les rails 16 et 17 comportent, à leur partie supérieure, deùx segmehts dentés. Ces segments dentés ont depuis l'extrémité de la machine qui porte l'assemblage 11 jusqu'à un point situé au-delà du milieu de la machine, la longueur de cette partie den- tée dépendant des différences de longueur des tubes qui doivent être soumis aux essais. Engrenant sur-les segments dentés, deux pignons 25, situés des deux cotés de la tête 11, sont reliés l'un à l'autre par un arbre approprié et commandé-par un moteur 26 par 1'intermédiaire d'une transmission à chaîne 27 et d'un sys- tème dtengrenage appropriés 28.
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La tête représentée par la fig. 3 est quelquefois dé- signée comme étant la tête mécanique. Elle est constituée par un dispositif de maintien à douille 31 comportant un arbre 32 qui pénètre dans l'assemblage qui sert de support lla de manière que ltassemblage qui assure l'étanchéité 116 puisse se déplacer dans le sens axial par rapport à l'assemblage qui sert de support. Mo- té sur le dispositif de maintien à douille 31, un assemblage à douille maintient le tube et sera décrit ultérieurement dtune ma- nière plus d étaillée.
Comme on le voit, l'arbre 32 est monté de manière à se trouver dans l'axe de la direction du mouvement de l'assemblage qui assure l'étanchéité et du côté de l'autre tête. L'arbre est fileté et maintenu partiellement, dans le support 11a, par une pièce formant écrou 33a qui comporte un filetage interne corres- pondant au filetage de l'arbre 32. La pièce formant écrou 33 peut tourner et son mouvement est commandé par un engrenage con- centrique 34 situé à sa périphérie et qui engrène sur un engre= nage moteur 35 commandé par un moteur 36.
La tête représentée par la fig. 2 est quelquefois dési- gnée comme étant la tête hydraulique et comprend un dispositif d'étanchéité constitué par un dispositif de maintien à douille 37 comportant un arbre 38 qui se trouve dans l'axe de la direc- tion du mouvement de la tête et directement du coté de la tête 11. La tête 37 porte un dispositif de maintien à douille 38 qui reçoit l'extrémité du tube 12 en réalisant un joint étanche comme, on le verra ci-dessous.
En se reportant maintenant d'une manière spécifique à la fig. 4, ainsi qutaux fig. la et 1b, on verra qu'entre les tô- tes se trouvent de nombreux supports à berceau 41 qui comportent des brides de fixation qui assurent la fixation aux rails 16 et 17. Chacun dessupports à berceau est associé à une pièce amovible 42 qui correspond au diamètre du tube qui doit être soumis aux essais. La pièce 42 peut être remplacée par des pièces de dimen,
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mensions différentes lorsque des tubes ayant des diamètres diffé- rents doivent être soumis à des essais. Les supports 41 sont ré- partis le long des rails, entre les têtes, de telle manière que le tube ne fléchisse pas sous son propre poids, notamment lors- qu'il est rempli d'eau ou de toute autre substance fluide emplo- yée pour les essais.
Le tube est maintenu contre la pièce 42 par un coussinet 43 qui se place sur lui et qui est porté par un bras supporté et mû- par un piston 45. Le piston 45 se déplace à l'in- térieur d'un cylindre 46 et son mouvement peut s'effectuer ver- ticalement (c'est-à-dire suivant l'axe) aussi bien que par rota- tion, de sorte que le bras 44 et le coussinet 43 peuvent se sou- lever et s'écarter d'au-dessus du tube. La rotation.du cylindre 46 est assurée par un cylindre hydraulique 47 dont la commande peut s'effectuer par le procédé classique.Disposés sur une ligne parallèle à la direction du tube 12, plusieurs rouleaux 50, dont les axes sont tous parallèles, sont portés par des coussinets 51 montés sur des supports 52 qui sont fixés à leur tour aux fonda- tions.
Ces rouleaux, ou certains d'entre eux, sont commandés par . le moteur 53 par l'intermédiaire d'un système d'engrenage appro- prié. Le profil des rouleaux est à peu près celui d'un verre,de montre, ce qui réalise une concavité tendant à centrer et à re- dresser les tubes d'un diamètre quelconque . Entre la ligne des berceaux 41 sur le socle de la machine et la ligne des rouleaux
50, plusieurs appareils à bras coudés 55 sont disposés parallè- lement les uns aux autres et comportent, aux deux extrémités des bras, des parties coudés 55a et 55b qui s'adaptent au tube. Ces bras coudés sont tous montés sur le même arbre 56, de sorte que le mouvement de l'un d'entre eux provoque le mouvement de tous les autres. L'arbre pivote sur plusieurs appuis 57 qui sont 'à leur tour fixés aux fondations.
Le coude situé à l'une des extré- mités 55a est conçu de manière à pouvoir prendre, du côté le plus éloigné de la machine, le tube ayant le diamètre le plus grand. De même, le coude 55b est conçu de manière à pouvoir por-
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ter du côté le plus éloigné des rouleaux 50 un tube quelconque se trouvant sur la machine. Un cylindre,59 contenant un piston
60 est relié, à l'une de ses extrémités, au bras 55 par une che- ,ville 61, parallèle à l'arbre 56 ét, à son autre extrémité, par une cheville parallèle 62, à un support fixé aux fondations. Ce cylindre permet'de faire basculer le bras coudé 55 dans les deux sans pour prendre le tube sur la machine et le faire rouler sur les rouleaux ou pour le prendre sur les rouleaux et le faire rou- ler sur la machine.
Un bras analogue 64 qui comporte à l'une de ses extrémités un xxxx coude 64a s'écarte suffisamment des rouleaux sur le côté de la machine pour pouvoir prendre sur les rouleaux un tube d'un diamètre quelconque. Ce bras pivote autour d'un arbre 65 auquel des bras analogues au bras 64 et qui lui sont parallèles sont fixés à différents intervalles sur toute la longueur de la machine. Un bras 66 agit comme levier pour com- mander le bras 64. Ce bras 66 est relié à un piston 67 par une cheville 68 parallèle à l'arbre 65. Le piston 67 se déplace dans un cylindre 69 et le cylindre 69 est relié à son tour par une che 'ville 70 à un support 71 fixé aux fondations.
En ce qui concerne le fonctionnement des dispositifs représentés par les fig. 1 à 4, la machine est d'abord mise en état de recevoir un tube ayant la longueur et le diamètre pré vus pour les essais. Comme un réglage est nécessaire lorsque le diamètre change, le classement des tubes est la première opéra- tion à réaliser.
La position de la tête mécanique 11 par rapport à la tête hydraulique 10 est ensuite réglée pour la longueur du tube choisie. Comme on l'a vu,le déplacement s'effectue en enlevant les chevilles 22 et en mettant en marche le moteur 26 qui comman de les pignons de commande 25. Dans certains cas, il peut être nécessaire de régler la position de la tête 10, mais on le fait rarement.
Après avoir réglé la position des têtes 10 et 11 de manière que leurs dispositifs d'étanchéité 10b et llb soient
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assez écartés l'un de l'autre pour que l'on puisse mettre en place le segment de tube qui doit être soumis aux essais et après avoir remis les chevilles 22 dans d'autres trous 20, on peut effectuer le réglage définitif des dispositifs d'étanchéité pour réaliser l'adaptation à la longueur du tube qui doit être soumis aux essais. Cependant,.avant d'effectuer l'essai, on peut avoir à changer ou à régler, comme on l'indiquera ultérieurement les dispositifs de maintien à douille pour réaliser l'adapta- tion aux diamètres des tubes qui doivent être soumis aux essais et si le remplacement des dispositifs de maintien à douille n'a pas été effectué auparavant on peut le faire à ce moment-là.
On fait tourner ensuite les rouleaux 50 dans le sens des aiguilles d'une montre pour provoquer le déplacement axial du tube (de .gauche à droite sur la fig. la) sur la ligne des rouleaux jus- qu'à ce qu'il se trouve, en face de la machine, entre les dispo- sitifs d'étanchéité 10b et llb, puis l'on arrête les rouleaux.
On peut réaliser également cette opération en ne faisant tourner que les rouleaux qui se trouvent loin de ceux qui sont placés en face de la première tête devant laquelle le tube passe et non pas ceux qui se trouvent entre les têtes. Lorsque les tubes sont pla- dans cette position, le bras 55, dont la position est telle qu'il se trouve au-dessous du tube porté par les rouleaux 50, est amené; progressivement à la position indiquée par la fig. 4. En remon- tant, le coude 55a entra±ne le tube et lorsque le bras 55 prend une position inclinée, le tube roule sur le bras jusqu'au berceau 41 et dans la pièce amovible 42. Ensuite, le bras continue à des- cendre jusqutà la position indiquée par la fig. 4 de manière qu' il ne puisse pas se trouver en contact. avec le tube- soumis aux essais.
Le bras 44 peut ensuite se soulever et tourner au-dessus du tube et le coussinet 43 venir se placer sur le tube en face de la pièce amovible 42.. On Introduit les extrémités du tube dans les dispositifs d'étanchéité des têtes la et Il et les essais
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S'effectnent comme àn Illindilquera- ultérieurement..
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Après l'exécution des essais, le coussinet 43 se détache du tube et le bras 44 tourne pour s'écarter d'au-dessus du tube lorsque les dispositifs d'étanchéité sont séparés des extrémités du tube. Le bras 55 se relève ensuite jusqu'à la position pour laquelle le coude 56b prend le tube. Ensuite, le bras 55 bascule en¯sens inverse de sorte que le tube descend'en roulant sur les rouleaux 50. Le cylindre 69 est ensuite mis en marche,ce qui pro voque le retrait du piston 67 et fait que les bras 64 soulèvent le tube qui est entrapiné par le coude 64a de manière à être enle- vé des rouleaux et à être transporté, le cas échéant, sur une au- tre ligne de rouleaux destinée au transport du tube dans le sens inverse.
En se reportant maintenant à la fig. 5, on voit que la. tête hydraulique 10 est représentée avec les détails indiqués par les fige 6 et 7. On remarquera sur la fig. 5 que l'arbre 38 qui supporte le logement d'étanchéité sert à plusieurs fins y compris à transmettre Inaction du piston 92 et à amener jusqu'au logement d'étanchéité le fluide utilisé pour les essais. L'arbre 38 comporte une partie de diamètre réduit 75 qui se trouve loin du logement d'étanchéité et qui, à son tour, se raccorde à une partie terminale 76 de diamètre encore plus réduit'qui comprend une partie filetée 76a. La partie de la tête qui sert' de support 10b peut être constituée par un bloc solide comportant des évi- dements cylindriques pour les différents diamètres du piston.
Le diamètre minimum de ltévidement du bloc se situe au niveau de la surface 77. Entre l'assemblage qui assure l'étanchéité et la sur- face 77 s'étend un évidement de plus grand diamètre 78 dont la largeur correspond, avec un certain'jeu, à celle de l'arbre qui sert de support dans sa partie de plus grand diamètre 38. Ltex- trémité par laquelle débouche l'évidement 78 peut être usinée de manière à réaliser une partie de plus grand diamètre 79 et un épaulement entre lequel peuvent appuyer des anneaux de bourrage du type à chevrons 80. Ces anneaux de bourrage sont maintenus
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en place par un anneau 81 qui peut être fixé par des boulons au bloc dans une partie de ce bloc située en retrait.
La plaque 81, à son tour, peut recevoir une pièce amovible 82ui maintient l'arbre 38.
De l'autre c8té de l'ouverture de diamètre réduit 77 et immédiatement contre cette surface de maintien un évidement de plus grand diamètre 84 est rempli par des anneaux de bourrage du type à chevrons 85. Ces anneaux sont maintenus en place par une plaque annulaire 86 ayant à peu près le même diamètre que le cy- lindre 87 et qui peut recevoir un piston de grandes dimensions mû par le fluide.
La plaque 86 peut être maintenue en place par des boulons et comporte une rainure contenant un anneau en forme de 0 88 qui réalise un joint dtétanchéité entre la surface plane de la plaque 86 et la paroi terminale formée par un épaulement situé entre les parties 84 et 87 de l'évidement axial qui tra- verse le bloc de la tête 10b, La plaque 86 peut comporter une partie en retrait 89 qui puisse recevoir des anneaux de bourrage du type à chevrons 90 qui sont maintenus en place par un anneau de petites dimensions 91 qui constitue également une surface d'appui pour les parties 75 de ltarbre et qui peut être fixé par des boulons à la plaque 86 comme l'indique la figure. A la partie terminale 76 de la partie 75 de l'arbre, se trouve fixé un piston 92.
Ce piston est maintenu entre ltépaulement situé entre les parties 75 et 76 de l'arbre par un écrou 93 qui stadapte à la partie filetée 76a de la partie terminale. Le piston lui-même comporte sur ses bords des parties en retrait qui puissent rece- voir des anneaux de bourrage du type à chevrons 93 et 94. Ces anneaux de bourrage sont maintenus en place par des anneaux 95 et 96 qui peuvent être fixés par des boulons au piston comme l'indique la figure. L'obturation de l'extrémité du cylindre est assurée par une plaque épaisse 97 guf est maintenue en place par des boulons et qui comporte un dispositif de bourrage, 98 assu- rant l'étanchéité.
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Des orifices pour l'entrée et la sortie du fluide sont prévues dans la plaque terminale 97 ainsi qu'un conduit 99 qui permet de remplir et de vider le cylindre sur l'une des faces du piston, cette double opération pouvant s'effectuer au moyen d'un robinet à trois voies (non représenté sur la figure). Un orifice commun d'entrée et de sortie du fluide est également ménagé de l'autre côté du piston 92 et peut être relié à un robinet à trois voies,par l'intermédiaire du conduit 101. Le conduit 100 permet l'envoi constant de fluide pour maintenir la pression constante.
Les logements étanches situés aux deux extrémités de la machine peuvent avoir la même forme dans l'ensemble, de sorte qu'il suffit de décrire le logement de l'une des extrémités. Le dispositif de maintien ou logement étanche est maintenu par une plaque de base qui se trouve en retrait. Il est préférable que le logement ait la forme d'une tasse, mais il ntést pas nécessaire qu'il soit d'une seule pièce. Les parois latérales constituent un dispositif de maintien permettant l'introduction périphérique et le maintien mécanique des parois latérales externes de l'extré- mité du tube. Son fond constitue un dispositif d'obturation de l'extrémité du tube et comporte de préférence une surface externe, plane pour s'adapter à son support.
Ce dispositif d'obturation étanche est monté sur la pièce support 37 au moyen dtun support annulaire 105 comportant une bride tubulaire 106 et des raccords entre la partie plane et la partie tubulaire pour augmenter la solidité. Le logement étanche s'emboîte dans la bride tubulaire et est constituée par une cuvette amovible comportant un bord tronconique qui reçoit l'extrémité du tube 12. Il est facile dter lever la cuvette en desserrant l'ensemble des écrous 109. Le fond comporte, dans son axe, un orifice 110. Cet orifice se trouve dans le prolongement d'un conduit axial 111 qui traverse la partie 38 de l'arbre.
Ce conduit se termine approximativement au point où le diamètre de l'arbre diminue pour former la partie
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75 et en ce point un conduit transversal 112 se dirige vers le haut suivant une direction radiale,aboutit à une chambre annu- , laire 113 qui entoure l'arbre dans cette zone. Dans cette chambre annulaire pénètre, à travers le bloc lOb, un conduit 114 qui se divise, dans une pièce 115, en deux branches. Ltune de ces branches est prolongée par une conduite dtassez grand diamètre
116 qui conduit à un robinet d'arrêt 117 auquel le fluide arrive par le conduit 118. Ltautre branche de la pièce 115 est de pré- férence plus étroite et conduit à une conduite à haute pression
119.
Le fond du logement étanche est traversé également par un conduit 121 qui est disposé de manière à se trouver au point le plus élevé à l'intérieur du tube soumis aux essais. La face du fond qui se trouve du côté opposé au tube est en retrait de manière à former un conduit vertical 122 qui relie le conduit
121 au conduit 123 qui traverse la partie 38 de l'arbre. Ce con- duit 123 aboutit à un conduit transversal 124 qui conduit à une partie en retrait 125 située entre l'arbre et les parois latéra- .les de ltévidement ménagé à travers l'assemblage lOb. Communi- quant avec cette cavité un conduit 126 traverse le bloc lOb et se raccorde au conduit 127 qui traverse une vanne de réglage spéciale et aboutit à un conduit dtévacuation 129.
Engagés par- tiellement dans des rainures annulaires concentriques et de même axe ménagées dans le fond de la cuvette 108, des anneaux en forme de'0 131 et 132 font face à la plaque support 37. Sur l'autre face, en contact avec la paroi du tube, une rainure reçoit la -plus grande partie d'un anneau en forme de 0 133 que l'on voit très nettement sur les fig. 6 et 7. Les parois latérales inter- ne et externe 135 et 136 de cette rainure annulaire sont généra- lement concentriques et essentiellement perpendiculaires au fond de la rainure, ce qui réalise dans l'ensemble une section en U.
A son bord supérieur, la paroi latérale externe comporte une
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arête 137 qui dépasse vers l'intérieur le bord externe de l'an- neau en forme de 0 qu'il tend, par conséquent, à maintenir en pla- ce dans la rainure.
En ce qui concerne le fonctionnement de la tête hydrau-' lique représentée par la fig. 5, le dispositif d'étanchéité est déplacé vers la droite pour recevoir l'une des extrémités du tube qui doit être soumis aux essais dans le logement étanche.
Ce déplacement est réalisé en faisant entrer le fluide par le conduit 99 dans l'espace libre compris entre le piston 92 et la paroi 97 de manière à pousser le piston en avant. Le fluide qui se trouve sur l'autre face du piston est évacué par le conduit 101. Le fluide pouvant être introduit sous une forme pression, les anneaux de bourrage 94 et 93 sont nécessaires pour éviter 1 écoulement du fluide d'un des côtés du piston à l'autre et les anneaux de bourrage 98, 88, 89 et 85 évitent l'écoulement du fluide hors du cylindre. On remarquera que l'opération inverse est utile pour la séparation du tube d'avec le logement étanche.
Lorsque l'extrémité du tube entre dans le logement étanche, le mouvement du piston 92 qui avance lentement, provoque la compression de l'anneau en forme de 0 133 entre l'extrémité du tube et lé fond 134 de la rainure ménagée dans la partie ter- minale de la cuvette 108 jusquà ce qu'un joint excellent se trouve réalisé entre l'extrémité du tube et le logement étanche par suite de la déformation de l'anneau en forme de 0. Comme on l'a déjà vu, un logement étanche analogue existe également dans la tête 11, de sorte qu'un joint étanche excellent est réalisé à chacune des extrémités du tube.
Ensuite, l'eau ou un autre fluide d'essai pénètre par le conduit d'alimentation 118, le robinet d'arrêt 117, le conduit 116, la pièce 115 et le conduit 114 jusque dans la chambre 113 et, de là, par les passages 112 et 111, dans l'orifice 110 et à l'intérieur du tube. Pendant le
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remplissage du tube, l'air est obligé de sortir par l'orifice 121, par les passages 122,123 et 124 dans la chambre 125 et, de là, par le passage 126 et le conduit 127,, par le robinet 128 et le conduit d'évacuation 129. La raison pour laquelle le con- duit 121 se trouve situé au point le plus élevé est que l'éva- cuation de l'air chassé du tube s'en trouve facilites et que l'écoulement de l'air à l'extérieur se poursuit jusqutà ce que le tube se trouve rempli d'eau et que l'eau soit expulsée par le conduit d'évacuation de l'air.
Le robinet 128 doit être d'un .type tel qu'au moment où l'eau y arrive il se ferme automatique- ment. A cè moment ou un peu avant, le remplissage rapide du tube par l'intermédiaire du conduit 116 est interrompu et l'on augmen- te la pression du fluide en faisant pénétrer le fluide sous pres- sion par le conduit 119. On comprend que puisque les pressions exercées sur les deux faces de l'anneau formant barrière 83 qui sépare les zones d'entrée et de sortie du fluide sont égales, un bourrage ne soit pas nécessaire à cet endroit. Cependant, les anneaux à chevrons 80 et 85 sont nécessaires pour éviter l'écou- lement du fluide sous pression à partir de la cavité qui entoure l'arbre 38.
De même, l'anneau en forme de 0 132 empêche le fluide de sortir de ltensemble dans lequel il doit circuler, tandis que l'anneau en forme de 0 131 constitue une barrière nominale entre les zones dtentrée et de sortie du fluide.
Pendant que la pression augmente après le remplissage le tube tend à se dilater dans le sens radial et à se raccourcir dans le sens axial. Pour éviter la rupture du joint au niveau de l'anneau 133 et celle du joint correspondant à l'autre extré- mité du tube, on maintient à une valeur élevée la pression du fluide.exercée sur le piston 92. On y parvient en réalisant une pression de fluide constante par le conduit 100. Lorsque le dia- mètre du tube augmente et que la longueur axiale du tube diminue la pression du tube contre le dispositif d'étanchéité pourrait
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diminuer. Cependant, sous l'action de la pression constante réalisée au moyen du conduit 100 le piston avance et maintient l'effort du dispositif d'étanchéité contre le tube ; par consé- quent, le joint reste étanche au fluide.
Le déplacement du dis- positif d'étanchéité permet d'effectuer des essais à des pres- sions beaucoup plus élevées que celles que l'on a pu utiliser jusqu'à présent. Lorsque l'essai est terminé on peut réduire la pression du fluide en ouvrant le robinet 128. En inversant les mouvements du piston 92 (fig. 5) et de l'arbre 32 (fig. 3) on provoque le retrait des dispositifs d'étanchéité, ce qui permet au fluide employé pour les essais de couler dans une'rigole' d'é- vacuation.
Bien que le logement étanche représenté par les fig.
5,et 6 donne des résultats satisfaisants, son remplacement exige un travail considérable car il oblige à séparer à la fois le support et le logement du support 37. Bien que l'assemblage représenté, à titre de variante par les fig. 8 à 12, comporte davantage de pièces, il est en fait d'un emploi plus facile et demande moins de temps car il suffit dans ce cas, de remplacer le logement d'étanchéité sans remplacer le support de ce logement.
L'assemblage.représenté par les fig. 8 à 10 étant constitué en partie par des pièces qui sont essentiellement les mêmes que des pièces qui ont déjà été décrites, les pièces analo-' gues seront désignées par les mêmes chiffres auxquels on ajoutera des indices prime. C'est ainsi, par exemple, que le support 37' support porte une bride annulaire 105' et 106t et que le logement étanche est maintenu en place par un ensemble de vis 109'.
Cependant, la description qui a été faite précédemment ne mention- nait pas une plaque circulaire 140 comportant, sur l'une de ses faces, plusieurs rainures annulaires concentriques ayant une section en U. Ces rainures 141 sont de préférence du même type général que la rainure représentée par la fig 7 et l'on peut
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utiliser des anneaux en forme de 0 dans chacune de ces rainures.
Un orifice central.axial situé dans le prolôngement du conduit 111' permet l'introduction de l'eau. L'accès au conduit d'évacua- tion 123test assuré par l'orifice 142 qui se trouve plus près du centre de la plaque 140 que le conduit 123', mais sans qu'il y ait superposition, l'orifice 142 et le conduit 123' étant reliés par le canal 143 situé à l'arrière de la plaque 140 loin de ltautre coté de la face qui porte les rainures concentriques.
Un anneau en forme de 0 144 faisant saillie en dehors d'une rai- nure en U sur la face arrière de la plaque 140 réalise un joint étanche entre la plaque et le support 37'. Un anneau en forme de 0 145 faisant saillie en dehors d'une rainure annulaire cons- titue une barrière entre la zone dtentrée de l'air et la zone de .sortie de l'air. La plaque 140 est montée dans un logement annu- laire et peut être fixée au support 105' et 106' par soudage ou autrement ou peut être laissée séparée.
Dans ce cas, le logement réalisé pour l'extrémité du tube a encore la forme d'une cuvette dont le fond 146 et les parois latérales 147 peuvent être fabriqués séparément. Lé fond 146 assure l'obturation de ltextrémité du tube 12 et les parois latérales maintiennent l'extrémité du tube en stadaptant à sa surface externe. Il sert également à.guider et maintenir en place le dispositif d'étanchéité 149 et comme il s'adapte étroitement à l'extrémité du tube, son bord 147a est évasé pour faciliter l'introduction de l'extrémité du tube. Les parois latérales 147 comportes des brides radiales qui rejoignent la surface interne de la partie tubulaire 106' de la bride de support 105' et 106' et des vis 109' sont mises en place pour maintenir ces brides.
Le fond 146 peut être fixé aux parois latérales ou laissé à ltétat de pièce séparée. Dans les deux cas, une surface est prévue sur la face externe du fond pour s'adapter à un anneau en forme de 0 148 et une autre surface est prévue pour stadapter
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à un anneau en forme de 0 149, ces deux anneaux se trouvant dans des rainures concentriques 141.L'anneau en forme de 0 149 cons- titue une barrière entre la zone d'entrée de l'eau et la zone de sortie de l'air, tandis que ltanneau en forme de 0 148 empêche l'écoulement/du fluide sous pression. Au point le plus élevé un orifice 151 est ménagé dans le fond qui assure l'obturation de l'extrémité du tube et permet l'évacuation complète de l'air.
Un canal 152 orienté dans le sens radial et situé sur la .face externe du fond,146 relie l'orifice 151 et l'orifice 142 de la plaque 140: L'anneau 148 situé dans la rainure la plus proche
141 au-dèssus du canal 151 constitue le joint effectif et les autres anneaux en forme de 0 qui se trouvent dans les autres rai- nures 141, sauf l'anneau 149, peuvent être laissés en place ou 'enlevés sans inconvénient. La vidange du tube après l'essai s'effectue dans de meilleures conditions lorsqu'on ménage une partie en retrait ou une rainure 153 située très en-dessous de l'orifice d'évacuation de l'air 151.
On remarquera que lorsque les dimensions de la zone d'obturation terminale changent, l'an- neau en forme de 0 qui constitue le joint effectif et qui cor- respond à l'anneau en forme de 0 148, n'est pas le même et que la longueur du canal 152 varie évidemment avec les dimensions de la zone d'obturation.
Dans certains cas les extrémités du tube ne sont pas angle droit. Les cas typiques dans lesquels on modifie inten- tionnellement les extrémités du tube pour qu'elles ne soient pas à angle droit sont ceux dans lesquels les segments du tube doi- vent être soudés les uns aux autres. Il arrive alors fréquemment que les extrémités soient biseautées. Dans ce cas, on utilise un dispositif d'obturation terminale qui s'adapte à l'extrémité du tube et on réalise un dispositif d'obturation terminale d'un modèle différent ou un dispositif d'adaptation. Le cas typi- que d'un dispositif d'adaptation est représenté par les fig.
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11 et 12 qui indiquent le mode d'utilisation d'un dispositif d'adaptation dans le cas de l'assemblage représenté par les fig. 8 à 10. Dans ce cas, le dispositif d'adaptation est consti- tué par une pièce amovible 154 comportant un bord biseauté qui s'adapte à l'extrémité biseautée du tube 12'. Ce bord biseauté comporte un canal annulaire 156 ayant une section en U et qui contient un anneau en forme de 0 157. Comme le montre la fig.12 le fond,159 du canal 156 est parallèle généralement à la surface 155 et sa paroi latérale externe 160 est généralement perpendi- culaire au fond et à la surface 155. Cependant sa paroi latérale interne 161 a ses éléments généralement parallèles à 7.''axe.
Les dimensions de l'anneau en forme de 0 sont choisies de telle ma- nière qu'il s'applique sur les parois 159 et 160 et que l'arête de la paroi 160 dépasse vers l'intérieur l'arête externe de l'anneau en forme de 0 157 de manière à la maintenir en place.
Chaque fois que l'on emploie des anneaux en forme de 0 et qu'ils sont d'abord comprimés entre des surfaces contiguës, toute augmentation de la pression du fluide accentue la déforma- 'tion de l'anneau en forme de 0 et améliore le joint constitué par ltanneau en forme de 0.
Une réalisation de la présente invention a été repré- sentée et décrite et des dispositifs dtétanchéité modifiés ont été décrits. D'autres modes de construction et des modifications complémentaires pourront être imaginés par des spécialistes com- pétents et toutes ces variantes tendant au même but que'la pré- sente invention sont considérées comme correspondant au but et à l'esprit de la présente invention.
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The invention relates to testing machines for determining the resistance of the walls of hollow tubes or pipes and, in particular, to devices installed on these machines and for making and maintaining tight joints between the pipe. tube tested and machine. The invention also relates to new devices intended to ensure the sealing at the ends of the straightening machines employed for the checking of the tubes.
Many types of apparatus used for carrying out tests on tubes have two heads which face each other and are fixed on a frame of great length on which also supports are installed, between the heads, at the points where their presence is necessary.
In most machines of this type, the introduction of the pressurized fluid into the tube takes place via one of the heads. This introduction causes the tube to expand in the radial direction and, consequently, decrease
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in the axial direction. Although the expansion which occurs in the radial direction is small, the cumulative effect which occurs in the longitudinal direction is often sufficient to cause the joint between the tube and the machine to break. one or both ends of the tube, resulting in loss of fluid.
It follows that, under the most favorable conditions, the use of these machines for carrying out the tests constitutes a difficult and tedious operation and that one is obliged, in order to avoid the destruction of the seals, to use only fairly low pressures.
In accordance with the present invention, the rapid and efficient execution of the tests becomes possible when using the machine which is the object of the present invention. The sealing devices produced at the level of the heads of the machine which is the subject of the invention provide sealing by excellent contact with the ends of the tubes, so that the seals thus obtained do not risk giving way, even under the action of very strong pressures which it has not been practically possible to reach so far.
In addition, the shortening in the longitudinal direction, even if it is considerable, cannot cause the rupture of the seal in the machine which is the object of the present invention because at least one of the heads of the machine comprises sealing devices which automatically follow the shortening of the tube in the longitudinal direction, which prevents the destruction of the seal.
It is therefore possible to carry out fairly rapid tests on segments of tubes at pressures which had hitherto remained outside the range in which the tests were normally carried out and to carry out this operation at relatively low cost. As the manufacture and installation of large diameter tubes is quite expensive, it is extremely important to be able to detect any faults that could result in poor behavior of the tubes in service and require them to be replaced prematurely, not to mention the
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so that this faulty behavior could lead to important operations.
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The machine which is the object of the present invention, like all the apparatus employed heretofore for carrying out tests on tubes, comprises two heads fixed at a certain distance from each other on a frame. Axial-centered sealing devices are installed at these two heads and seal the ends of the tube by exerting pressure in the axial direction against the opposite tube ends. The fluid supply makes it possible to introduce the fluid inside the segment of tube and to bring the pressure of the fluid to the value corresponding to the test provided for the determination of the resistance of the walls. The sealing devices installed in the heads ensure sealing at both ends of the tube and prevent fluid loss.
Maintaining the tight seal is ensured by the fact that a positive device which is connected to it in such a way as to follow it presses the sealing device of one of the heads against the end of the tube and forces it to follow the tube. tube shortening.
Another feature of the present invention is constituted by the particular new method of construction of the end of the tube which is to be tested.
This part is much simpler than those which have been used heretofore and constitutes an effective automatic closing device. In addition, the rings of the seal are fixed in a sufficiently firm manner * so that when the end of a segment of tube is removed from the machine the ring does not get lost, which always risked to occur in the case of devices incorporating this type of sealing ring. On the other hand, when it is necessary to carry out tests relating to pipes having a different diameter or whose end has a different shape the replacement of the sealed housing can be done easily, which reduces to a minimum the time required for the machine assembly operations when the tests relate to tubes with different diameters.
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Specifically, the sealed housings which are at the end of the tubes and provide the seal keep the ends of a segment of tube bothered to form a tight seal by means of a ring in the form of 0. The ring in the form of 0 enters a groove: annular of the part which closes the end of the tube, inside the sealing device, in such a way that it protrusion out of the groove.Under these conditions, the protruding part is so arranged that it is partially compressed by the end of the tube segment which is held and pressed axially against the ring by the sealing device.
Retaining devices also make it possible to carry out the peripheral introduction and mechanical retention of the outer side walls of the end of the tube.
Fig. 1a is a plan view from above of one end of the machine showing the ancillary installations used with the machine.
Fig. lb is a plan view, similar to FIG. there, on the other end of the machine.
Fig. 2 is a side elevational view of the head located at the end of the machine and shown in fig.1a.
Fig. 3 is a side elevational view comprising a partial section and showing the head located at the end of the machine and shown in FIG. lb.
Fig. 4 is a section taken along line 4-4 of FIG. 1 and showing details of the mechanism which allows the installation of the tube on the machine for the execution of the tests.
Fig. 5 is a vertical sectional elevation of the sealing devices of the head shown in FIG. 2 showing the conduits for supplying the fluid and removing the air.
Fig. 6 is a detailed view of part of the sealing device shown in FIG. 5.
Fig. 7 shows the sealing ring whose
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position is indicated by fig. 6 and which bears against the end of the tube in its groove.
Fig. 8 is a sectional view of part of a modified head.
Fig. 9 is a front plan view of the assembly shown in FIG. 8.
Fig. 10 is a section taken along line 10-10 of FIG. 8 and,
Fig.'ll is a detailed view of part of the assembly shown in fig. 9.
Using figs. 1 to 4, it is proposed to describe the general characteristics of a machine constituting an embodiment of the present invention and the ancillary installations which facilitate the efficient handling of segments of tubes whose weight is heavy. It should be observed in this connection that figs. 1a and 1b can be placed one after the other so that it is easier to represent the overall operation of the machine. In general, the machine consists of two separate heads 10 and 11 which each comprise respectively an assembly which serves as a support, 10a and 11a, and an assembly which ensures the sealing, 10b and 11b. It is between the sealing devices 10b and 11b that xx is placed the tube segment 12 which must be subjected to the tests.
The tube shown may have, for example, a length of
15.24 m and a diameter of 20.12 cm although, as will be seen, the characteristics of the machine give it great flexibility of use and allow it to adapt quite easily to the execution of dressings bearing on tubes of different lengths and diameters.
Referring to fig. 4, it can be seen that the machine as a whole is preferably installed on a plinth or on concrete foundations 13. Fixed by bolts to these foundations and arranged parallel to one another between the heads 10 and
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11, beams 14 and 15 comprising flanges which constitute rails, as shown in the figure.
As can be seen particularly clearly in FIGS. 4 and 2, flanges 18, located on either side of the frame of the head 10a, are located above the rails 16 and 17 '. Each of these clamps has rollers or rollers 18a of a special design which support the weight of the head and facilitate its movement on the rails. Holes 20 are distributed opposite each other along the rails 16 and 17, at equal intervals, as shown in Figures la and 16. The frame of the head 10a has pegs 21 which pass through holes in the flanges 18 at intervals which correspond to those of the holes n ' left along rails 16 and 17.
These dowels are placed by hand in the holes of the flanges 18 and the rails 16 and 17 facing each other. Usually four of these pegs are enough to hold the machine in place.
Likewise, the frame 11a comprises pegs 22 the movement of which is controlled by pneumatic cylinders 23 and which pass through holes 20 to hold the head 11 in place on the rails. The setting in motion of the rolls can be effected in any way and the pins pass through the flanges 18, which are supported by the rollers 18'a in the same way that the head 10 is supported by the rollers 18a.
. The rails 16 and 17 have, at their upper part, two toothed segmehts. These toothed segments have from the end of the machine which carries the assembly 11 to a point beyond the center of the machine, the length of this toothed part depending on the differences in length of the tubes which must be subjected to testing. Meshing on the toothed segments, two pinions 25, located on both sides of the head 11, are connected to each other by a suitable shaft and controlled by a motor 26 through a chain transmission. 27 and a suitable gear system 28.
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The head represented by FIG. 3 is sometimes referred to as the mechanical head. It consists of a socket holder 31 comprising a shaft 32 which penetrates into the assembly which serves as a support 11a so that the assembly which provides the seal 116 can move in the axial direction with respect to the assembly which. serves as a support. Mounted on the socket holder 31, a socket assembly holds the tube and will be described in more detail later.
As can be seen, the shaft 32 is mounted so as to lie in the axis of the direction of movement of the sealing assembly and on the side of the other head. The shaft is threaded and partially held in the support 11a by a nut part 33a which has an internal thread corresponding to the thread of the shaft 32. The nut part 33 can rotate and its movement is controlled by a concentric gear 34 located at its periphery and which meshes with a motor gear 35 controlled by a motor 36.
The head represented by FIG. 2 is sometimes referred to as the hydraulic head and comprises a sealing device consisting of a socket holder 37 having a shaft 38 which lies in the axis of the direction of movement of the head and directly on the side of the head 11. The head 37 carries a sleeve holder 38 which receives the end of the tube 12 by making a tight seal as will be seen below.
Referring now specifically to FIG. 4, as well as in fig. 1a and 1b, it will be seen that between the plates there are numerous cradle supports 41 which comprise fixing flanges which ensure the attachment to the rails 16 and 17. Each of the cradle supports is associated with a removable part 42 which corresponds the diameter of the tube to be tested. Piece 42 can be replaced by dimen pieces,
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different dimensions when tubes of different diameters are to be tested. The supports 41 are distributed along the rails, between the heads, in such a way that the tube does not flex under its own weight, especially when it is filled with water or any other fluid substance used. for testing.
The tube is held against the part 42 by a pad 43 which is placed on it and which is carried by an arm supported and moved by a piston 45. The piston 45 moves inside a cylinder 46 and its movement can be carried out vertically (that is to say along the axis) as well as by rotation, so that the arm 44 and the pad 43 can rise and move away from it. 'above the tube. The rotation of the cylinder 46 is ensured by a hydraulic cylinder 47, the control of which can be carried out by the conventional method. Arranged on a line parallel to the direction of the tube 12, several rollers 50, the axes of which are all parallel, are carried by bearings 51 mounted on supports 52 which are in turn fixed to the foundations.
These rolls, or some of them, are controlled by. the motor 53 by means of a suitable gear system. The profile of the rollers is approximately that of a watch glass, which creates a concavity tending to center and straighten tubes of any diameter. Between the line of cradles 41 on the base of the machine and the line of rollers
50, several angled arm apparatus 55 are arranged parallel to each other and have, at both ends of the arms, angled portions 55a and 55b which adapt to the tube. These bent arms are all mounted on the same shaft 56, so that the movement of one of them causes the movement of all the others. The shaft pivots on several supports 57 which are in turn fixed to the foundations.
The elbow located at one of the ends 55a is designed so as to be able to take, from the side furthest from the machine, the tube having the largest diameter. Likewise, the elbow 55b is designed so that it can carry
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ter on the side furthest from the rollers 50 any tube located on the machine. A cylinder, 59 containing a piston
60 is connected, at one of its ends, to the arm 55 by a che-, town 61, parallel to the shaft 56 and, at its other end, by a parallel pin 62, to a support fixed to the foundations. This cylinder allows the elbow arm 55 to be swung into the two without picking up the tube on the machine and rolling it on the rollers or picking it up on the rollers and rolling it on the machine.
A similar arm 64 which has at one of its ends a xxxx bend 64a moves away sufficiently from the rollers on the side of the machine to be able to take on the rollers a tube of any diameter. This arm pivots around a shaft 65 to which arms similar to the arm 64 and which are parallel to it are attached at different intervals along the entire length of the machine. An arm 66 acts as a lever to control the arm 64. This arm 66 is connected to a piston 67 by a pin 68 parallel to the shaft 65. The piston 67 moves in a cylinder 69 and the cylinder 69 is connected to its turn by a che 'city 70 to a support 71 fixed to the foundations.
As regards the operation of the devices represented by FIGS. 1 to 4, the machine is first prepared to receive a tube having the length and diameter provided for the tests. As adjustment is required as the diameter changes, grading the tubes is the first step.
The position of the mechanical head 11 relative to the hydraulic head 10 is then adjusted for the length of the tube chosen. As we have seen, the movement is effected by removing the pins 22 and starting the motor 26 which controls the control gears 25. In some cases, it may be necessary to adjust the position of the head 10. , but it is rarely done.
After having adjusted the position of the heads 10 and 11 so that their sealing devices 10b and 11b are
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enough apart from each other so that we can put in place the tube segment to be tested and after replacing the plugs 22 in other holes 20, we can make the final adjustment of the devices sealing to achieve the adaptation to the length of the tube to be tested. However, before carrying out the test, it may be necessary to change or adjust, as will be indicated later, the socket holders to achieve the adaptation to the diameters of the tubes which are to be tested and if the replacement of the socket retainers has not been done before, it can be done at this time.
Rollers 50 are then rotated clockwise to cause axial displacement of the tube (from left to right in Fig. La) on the row of rollers until it stops. located in front of the machine between the sealing devices 10b and 11b, then the rollers are stopped.
This operation can also be carried out by rotating only the rollers which are located far from those which are placed in front of the first head in front of which the tube passes and not those which are located between the heads. When the tubes are placed in this position, the arm 55, the position of which is such that it is located below the tube carried by the rollers 50, is brought; gradually to the position indicated in fig. 4. Going up, the elbow 55a drives the tube and when the arm 55 assumes an inclined position, the tube rolls on the arm to the cradle 41 and into the removable part 42. Then the arm continues to move. - ash up to the position indicated in fig. 4 so that it cannot be in contact. with the tube- tested.
The arm 44 can then rise and rotate above the tube and the pad 43 can be placed on the tube in front of the removable part 42. The ends of the tube are introduced into the sealing devices of the heads 1a and II. and the tests
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Perform as in Illindilquera- later.
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After performing the tests, the pad 43 detaches from the tube and the arm 44 rotates away from above the tube when the seals are separated from the ends of the tube. The arm 55 then rises to the position for which the elbow 56b takes the tube. Then, the arm 55 tilts in the opposite direction so that the tube goes down while rolling on the rollers 50. The cylinder 69 is then started, which causes the withdrawal of the piston 67 and causes the arms 64 to raise the cylinder. tube which is entrapined by the bend 64a so as to be removed from the rollers and to be transported, if necessary, on another line of rollers intended for transporting the tube in the reverse direction.
Referring now to fig. 5, we see that the. hydraulic head 10 is shown with the details indicated by pins 6 and 7. It will be noted in FIG. 5 that the shaft 38 which supports the sealing housing serves several purposes including transmitting the action of the piston 92 and delivering the fluid used for the tests to the sealing housing. Shaft 38 has a reduced diameter portion 75 which is located away from the seal housing and which in turn connects to an even smaller diameter end portion 76 which includes a threaded portion 76a. The part of the head which serves as a support 10b may be a solid block having cylindrical recesses for the different diameters of the piston.
The minimum diameter of the block recess is at surface 77. Between the sealing assembly and surface 77 extends a larger diameter recess 78 of corresponding width, with a certain length. clearance, to that of the shaft which serves as a support in its portion of larger diameter 38. The end through which the recess 78 opens can be machined so as to produce a portion of larger diameter 79 and a shoulder between which can support chevron type 80 tamper rings. These tamper rings are held
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in place by a ring 81 which can be fixed by bolts to the block in a part of this block which is set back.
The plate 81, in turn, can receive a removable part 82 which holds the shaft 38.
On the other side of the reduced diameter opening 77 and immediately against this retaining surface a larger diameter recess 84 is filled with herringbone type packing rings 85. These rings are held in place by an annular plate. 86 having approximately the same diameter as cylinder 87 and which can accommodate a large fluid-driven piston.
Plate 86 may be held in place by bolts and has a groove containing an O-shaped ring 88 which provides a seal between the flat surface of plate 86 and the end wall formed by a shoulder located between parts 84 and 87 of the axial recess which passes through the head block 10b, the plate 86 may have a recessed portion 89 which can accommodate rafter type packing rings 90 which are held in place by a small ring. 91 which also constitutes a bearing surface for the parts 75 of the shaft and which can be fixed by bolts to the plate 86 as shown in the figure. At the end part 76 of the part 75 of the shaft, there is fixed a piston 92.
This piston is held between the shoulder located between the parts 75 and 76 of the shaft by a nut 93 which fits to the threaded part 76a of the end part. The piston itself has recessed portions at its edges which can accommodate chevron type packing rings 93 and 94. These packing rings are held in place by rings 95 and 96 which can be secured by clamps. bolts to the piston as shown in the figure. The end of the cylinder is closed off by a thick plate 97 guf which is held in place by bolts and which has a jamming device 98 which ensures the seal.
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Openings for the inlet and outlet of the fluid are provided in the end plate 97 as well as a duct 99 which makes it possible to fill and empty the cylinder on one of the faces of the piston, this double operation being able to be carried out at by means of a three-way valve (not shown in the figure). A common fluid inlet and outlet is also provided on the other side of the piston 92 and can be connected to a three-way valve, through the conduit 101. The conduit 100 allows the constant sending of fluid to maintain constant pressure.
The sealed housings at both ends of the machine may have the same overall shape, so it suffices to describe the housing of one end. The retaining device or sealed housing is held by a base plate which is recessed. It is preferable that the housing be in the shape of a cup, but it does not have to be in one piece. The side walls constitute a retaining device allowing the peripheral introduction and mechanical retention of the outer side walls of the end of the tube. Its base constitutes a device for closing the end of the tube and preferably comprises an external surface, flat to adapt to its support.
This sealed closure device is mounted on the support part 37 by means of an annular support 105 comprising a tubular flange 106 and connections between the flat part and the tubular part to increase the strength. The sealed housing fits into the tubular flange and consists of a removable bowl comprising a frustoconical edge which receives the end of the tube 12. It is easy to lift the bowl by loosening all the nuts 109. The bottom comprises, in its axis, an orifice 110. This orifice is located in the extension of an axial duct 111 which passes through part 38 of the shaft.
This duct terminates approximately at the point where the diameter of the shaft decreases to form the part
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75 and at this point a transverse duct 112 runs upwards in a radial direction, ending in an annulus chamber 113 which surrounds the shaft in this zone. Into this annular chamber penetrates, through the block 10b, a conduit 114 which divides, in a part 115, into two branches. One of these branches is extended by a rather large diameter pipe.
116 which leads to a shut-off valve 117 to which the fluid arrives via line 118. The other branch of part 115 is preferably narrower and leads to a high pressure line.
119.
The bottom of the sealed housing is also crossed by a duct 121 which is arranged so as to be located at the highest point inside the tube subjected to the tests. The face of the bottom which is on the side opposite the tube is set back so as to form a vertical duct 122 which connects the duct
121 to the conduit 123 which passes through part 38 of the shaft. This conduit 123 terminates in a transverse conduit 124 which leads to a recessed portion 125 located between the shaft and the side walls of the recess formed through the assembly 10b. Communicating with this cavity a conduit 126 passes through the block 10b and connects to the conduit 127 which passes through a special control valve and terminates in a discharge conduit 129.
Engaged partially in concentric annular grooves of the same axis formed in the bottom of the bowl 108, O-shaped rings 131 and 132 face the support plate 37. On the other face, in contact with the wall of the tube, a groove receives the greater part of a ring in the form of 0 133 which can be seen very clearly in FIGS. 6 and 7. The inner and outer side walls 135 and 136 of this annular groove are generally concentric and essentially perpendicular to the bottom of the groove, which in general forms a U-shaped section.
At its upper edge, the outer side wall has a
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ridge 137 which protrudes inwardly from the outer edge of the O-shaped ring which it therefore tends to hold in place in the groove.
With regard to the operation of the hydraulic head shown in FIG. 5, the sealing device is moved to the right to receive one end of the tube which is to be tested in the sealed housing.
This movement is carried out by causing the fluid to enter through the duct 99 into the free space between the piston 92 and the wall 97 so as to push the piston forward. The fluid which is on the other face of the piston is discharged through the conduit 101. Since the fluid can be introduced in a pressure form, the packing rings 94 and 93 are necessary to prevent the flow of fluid from one side of the piston. piston to the other and the packing rings 98, 88, 89 and 85 prevent fluid from flowing out of the cylinder. Note that the reverse operation is useful for the separation of the tube from the sealed housing.
When the end of the tube enters the sealed housing, the movement of the slowly advancing piston 92 causes the compression of the O-shaped ring 133 between the end of the tube and the bottom 134 of the groove in the portion. end of the cup 108 until an excellent seal is achieved between the end of the tube and the sealed housing due to the deformation of the O-ring. As already seen, a A similar sealed housing also exists in the head 11, so that an excellent seal is achieved at each end of the tube.
Then water or other test fluid enters through supply line 118, shutoff valve 117, line 116, part 115, and line 114 into chamber 113 and from there through. the passages 112 and 111, in the orifice 110 and inside the tube. During the
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filling the tube, the air is forced to exit through the orifice 121, through the passages 122, 123 and 124 in the chamber 125 and, from there, through the passage 126 and the conduit 127 ,, through the valve 128 and the conduit d exhaust 129. The reason that the duct 121 is located at the highest point is that the exhaust of the air expelled from the tube is facilitated and the flow of air out of the tube is facilitated. the outside continues until the tube is filled with water and the water is expelled through the air discharge duct.
The tap 128 should be of such a type that when the water arrives it automatically turns off. At this time or a little before, the rapid filling of the tube through the conduit 116 is interrupted and the pressure of the fluid is increased by causing the pressurized fluid to enter through the conduit 119. It is understood that since the pressures exerted on the two faces of the ring forming barrier 83 which separates the zones of entry and exit of the fluid are equal, a jam is not necessary at this place. However, the chevron rings 80 and 85 are necessary to prevent the flow of pressurized fluid from the cavity which surrounds the shaft 38.
Likewise, the 0132-shaped ring prevents fluid from exiting the assembly through which it is to flow, while the 0131-shaped ring provides a nominal barrier between the fluid inlet and outlet areas.
As the pressure increases after filling the tube tends to expand radially and shorten axially. In order to avoid the rupture of the seal at the level of the ring 133 and that of the seal corresponding to the other end of the tube, the pressure of the fluid exerted on the piston 92 is maintained at a high value. This is achieved by making constant fluid pressure through conduit 100. As the diameter of the tube increases and the axial length of the tube decreases the pressure of the tube against the sealing device could
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decrease. However, under the action of the constant pressure produced by means of the conduit 100, the piston advances and maintains the force of the sealing device against the tube; therefore, the seal remains fluid tight.
The displacement of the sealing device makes it possible to carry out tests at pressures much higher than those which have been used heretofore. When the test is finished, the fluid pressure can be reduced by opening the tap 128. By reversing the movements of the piston 92 (fig. 5) and of the shaft 32 (fig. 3), the removal of the devices is caused. tightness, which allows the fluid used for the tests to flow into an exhaust 'channel'.
Although the sealed housing shown in Figs.
5, and 6 gives satisfactory results, its replacement requires considerable work because it requires separating both the support and the housing from the support 37. Although the assembly shown, alternatively by FIGS. 8 to 12, has more parts, it is in fact easier to use and requires less time because it suffices in this case to replace the sealing housing without replacing the support of this housing.
The assembly represented by fig. 8 to 10 being formed in part by coins which are essentially the same as coins which have already been described, analogous coins will be designated by the same digits to which prime indices will be added. Thus, for example, the support 37 ′ carries an annular flange 105 ′ and 106t and that the sealed housing is held in place by a set of screws 109 ′.
However, the description which was given previously did not mention a circular plate 140 comprising, on one of its faces, several concentric annular grooves having a U-section. These grooves 141 are preferably of the same general type as the plate. groove shown in fig 7 and one can
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use 0-shaped rings in each of these grooves.
A central.axial orifice located in the extension of the conduit 111 'allows the introduction of water. Access to the exhaust duct 123test provided by the orifice 142 which is located closer to the center of the plate 140 than the duct 123 ', but without overlapping, the orifice 142 and the duct 123 'being connected by the channel 143 located at the rear of the plate 140 away from the other side of the face which carries the concentric grooves.
A 0144-shaped ring protruding out of a U-shaped groove on the rear face of plate 140 provides a tight seal between plate and support 37 '. An O-shaped ring protruding out of an annular groove forms a barrier between the air inlet area and the air outlet area. Plate 140 is mounted in an annular housing and may be secured to support 105 'and 106' by welding or otherwise or may be left separate.
In this case, the housing made for the end of the tube still has the shape of a bowl, the bottom 146 of which and the side walls 147 can be manufactured separately. The bottom 146 closes the end of the tube 12 and the side walls hold the end of the tube by adapting to its outer surface. It also serves to guide and hold the seal 149 in place and since it fits tightly to the end of the tube, its edge 147a is flared to facilitate insertion of the end of the tube. The side walls 147 have radial flanges which meet the inner surface of the tubular portion 106 'of the support flange 105' and 106 'and screws 109' are put in place to hold these flanges.
The bottom 146 can be attached to the side walls or left as a separate room. In both cases, one surface is provided on the outer face of the bottom to fit a 0148-shaped ring and another surface is provided to fit.
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0149-shaped ring, these two rings lying in concentric grooves 141.The 0149-shaped ring forms a barrier between the water inlet area and the water outlet area. air, while the 0148-shaped ring prevents the flow of pressurized fluid. At the highest point, an orifice 151 is made in the bottom which seals the end of the tube and allows the complete evacuation of the air.
A channel 152 oriented in the radial direction and located on the external face of the bottom, 146 connects the orifice 151 and the orifice 142 of the plate 140: The ring 148 located in the nearest groove
141 above channel 151 is the actual seal and the other O-shaped rings in the other grooves 141 except ring 149 can be left in place or removed without inconvenience. The emptying of the tube after the test is carried out under better conditions when a recessed part or a groove 153 located far below the air outlet 151 is provided.
Note that when the dimensions of the terminal closure zone change, the 0-shaped ring which constitutes the effective seal and which corresponds to the 0-shaped ring 148 is not the same. and that the length of the channel 152 obviously varies with the dimensions of the closure zone.
In some cases the ends of the tube are not right angles. Typical cases in which the ends of the tube are intentionally altered so that they are not at right angles are those in which the segments of the tube must be welded to each other. It often happens that the ends are bevelled. In this case, a terminal closure device is used which fits the end of the tube and a terminal closure device of a different model or an adaptation device is produced. The typical case of an adaptation device is represented by FIGS.
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11 and 12 which indicate the mode of use of an adaptation device in the case of the assembly represented by FIGS. 8 to 10. In this case, the adaptation device is constituted by a removable part 154 having a bevelled edge which adapts to the bevelled end of the tube 12 '. This beveled edge has an annular channel 156 having a U-shaped section and which contains a 0-shaped ring 157. As shown in Fig. 12 the bottom, 159 of the channel 156 is generally parallel to the surface 155 and its outer side wall. 160 is generally perpendicular to the bottom and to the surface 155. However, its inner side wall 161 has its members generally parallel to the axis.
The dimensions of the 0-shaped ring are chosen such that it rests on the walls 159 and 160 and that the edge of the wall 160 inwardly protrudes the outer edge of the wall. ring in the form of 0 157 to hold it in place.
Whenever O-shaped rings are employed and are first compressed between contiguous surfaces, any increase in fluid pressure will accentuate the deformation of the O-ring and improve the seal formed by the 0-shaped ring.
An embodiment of the present invention has been shown and described and modified sealing devices have been described. Other modes of construction and complementary modifications may be devised by those skilled in the art and all such variations towards the same object as the present invention are considered to correspond to the object and spirit of the present invention.
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