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..' La présente invention concerne plus spécialement la d'eau fabrication des réservoirs réchauffeurs, d'eau, en acier, chaudières, ,veto. munis d'un revêtement intérieur en matière relativement non-corrosive.
Au cours de longues années plusieurs essais ont été effeo- tués pour réaliser un réservoir réchauffeur d'eau, en tôle d'acier et pourvu intérieurement d'une couche en une seule pièce de matière non-corrosive ou d'un revêtement complètement séparé
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réalisé en une telle matière. La difficulté rencontrée est de réaliser une continuité convenable entre le revêtement ou la couche à l'endroit de jonction entre le corps et les parois d'extrémité du réservoir.
Lors de la mise en oeuvre des méthodes modernes de soudure, il a été trouvé commerciale- ment avantageux de solidariser le corps et les deux fonds par soudure et de réaliser un joint fermé efficace entre les par- ties non-corrosives des fonds et corps, respectivement à l'endroit ou le revêtement non-corrosif se présentait sous forme d'une couche extrêmement mince reliée d'emblée avec le support en acier. Ceci s'est avéré particulièrement efficace lorsque la couche non corrosive présente un point de fusion relativement bas par rapport à celui de l'acier. En rapport avec ce qui précède, on peut se référer au brevet U.S.A. No. 2 444 833, dans lequel la matière non-corrosive consiste en un dépôt de zinc sur les surfaces intérieures des parties des fonds et corps.
Néanmoins, lorsque la matière non-corrosive se présente sous la forme d'un dépôt épais ou d'un revêtement séparé en une matière ne se soudant pas aisément à l'acier, le procédé de soudure préoité s'est avéré commercialement inadéquat.
Ceci est notamment le cas lorsque la matière non-corrosive présente un point de fusion relativement élevé. Par exemple, il a été jugé peu pratique de prévoir une fermeture effective entre les parties du révétement intérieur d'un réservoir en acier avec emploi de méthodes de soudure connues lorsque ces parties de revêtement sont réalisées en tôle d'aluminium.
Ainsi, lorsque la soudure par résistance est appliquée de la manière décrite dans ledit brevet, en vue de solidariser les deux parties en acier et d'assembler les deux parties de revête- ment qui se trouvent entre les éléments en acier, il est apparu, bien que la soudure d'acier puisse être efficace, que la jonction entre les parties de revêtement est soit faible
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soit sans effet aucun.
Ceci provient du fait que la pression de soudure relativement élevée requise pour solidariser les éléments en acier est telle qu'elle chasse les particules d'aluminium @ fondues hors de la zone de soudure de l'acier et aux environs de celle-ci, en sorte qu'il se produit peu ou pas de fusion des deux sections de revêtement, la quantité de chaleur conduite par la soudure d'acier étant insuffisante pour réaliser la fusion des revêtements.
. Il a été constaté qu'en confinant la pression de soudure dans une zone plus réduite que celle traversée par le courant électrique, les éléments d'acier seront effectivement soudés dans la zone sous pression et, en même temps, les parties de revêtement traversées par le courant, mais en dehors de la zone sous pression seront réchauffées jusqu'au point de fusion et laissées relativement tranquilles de façon que sera produite en ce point une fusion profonde et une solidarisation des revêtements d'aluminium. Il est donc évident qu'une soudure acier-acier est réalisée pour les tôles d'acier et une jonction aluminium-aluminium est produite pour les revête, ments.
Un premier but de la présente invention est de réaliser un procédé et des moyens pour souder des réservoirs en acier à revêtement intérieur assurant une soudure mutuelle et efficace des éléments en acier ainsi qu'une fermeture et une fixation permanentes entre les sections de revêtement.
Un second but de l'invention est de réaliser le scellage et la jonction des parties de revêtement, indépendamment des supports d'acier, de façon que les sections de revêtement for- ment un réservoir fermé, séparé, à l'intérieur du réservoir d'acier.
Un autre but encore de la présente invention est de réaliser un procédé du type décrit qui soit applicable à une
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grande variété de conceptions et de constructions de réservoirs à revêtement intérieur.
L'invention possède encore d'autres objets et oaracté- ristiques avantageux, dont certains, ainsi que les précités, apparaîtront clairement de la description suivante du procédé préféré selon l'invention, cette description étant accompagnée de dessins. Il est bien entendu, toutefois, que des variantes peuvent être envisagées, dans les limites de ,l'invention telles que précisées dans les revendications.
,Dans les dessins : les figures 1 et 2 sont des vues en coupe longitudinales partielles du corps et des parois d'un réservoir réchauffeur d'eau avant et après l'opération de soudure; les figures 3 et 4 sont des vues semblables, respective- ment, aux figures 1 et 2,mais illustrant une forme modifiée de l'invention; ,la figure 5 est une vue de détail, en coupe, semblable à la figure. 1 mais montrant une disposition modifiée de l'appareil de soudure.
-L'invention décrite concerne la formation d'une jonction entre le corps et la paroi d'extrémité d'un réservoir réchauffeur d'eau, dans lequel le support est en tôle d'acier et est muni d'une feuille de matière non-corrosive telle que l'aluminium, prévue pour réaliser un revêtement protecteur pour l'intérieur du réservoir. Comme indiqué dans les dessins, le réservoir comprend un corps généralement cylindrique 6 ayant un support en acier ou virole extérieure 1 et un revêtement intérieur 8 en aluminium. La. partie du corps illustrée est celle adjacente à l'extrémité inférieure 9 et cette extrémi- té est prévue pour être fermée au moyen d'une paroi inférieure d'extrémité 12 ayant une partie centrale bombée 13 et une bordure périphérique ou bride 14.
La paroi d'extrémité est égale-
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ment en acier et est pourvue intérieurement d'un revêtement 16 en feuille d'aluminium ou matière similaire fusible avec la matière de revêtement du corps.
Comme clairement illustré dans la figure 1, le diamètre extérieur de la partie du revêtement de la bride 14 correspond substantiellement au diamètre intérieur du revêtement du corps ' 8, de façon que, lorsque la paroi d'extrémité est insérée en position d'opération à l'intérieur de l'extrémité du ,corps, les surfaces opposées des revêtements respectifs seront engagées.
Comme expliqué précédemment, il est souhaitable de soli- dariser mutuellement le corps et la paroi d'extrémité de telle manière qu'un joint fermé soit réalisé entre les éléments en acier et qu'un joint fermé indépendant soit réalisé entre les parties de revêtement séparées. Grâce à cette disposition, les revêtements réalisent un réceptacle intérieur complet pour l'eau ,dans le réservoir, et il est donc de la plus grande im- portance que la fermeture entre les parties de revêtement soit effective en tous les points de jonction des sections et que la fermeture soit maintenue pratiquement, quelles que soient - et indépendamment de - l'efficacité et -- la stabilité de la fermeture ou du joint, entre les éléments 'd'acier formant simple- ment le support pour les revêtements.
; Comme les faces extérieures 17 et 18 des parties en acier du corps et de la bride sont exposées et accessibles au contact des galets de soudage, on peut aisément solidariser ces parties en acier par soudure par résistance électrique. Comme le montre la figure 1, un jeu de galets de soudage 21 et 22 d'un appareil de soudure(non représenté) est disposé pour être appliqué à l'extrémité du réservoir de façon que les éléments en acier avec les deux revêtements, serrés entre les deux, seront engagés par-les galets 21 et 22, respectivement sur les faces 17 et 18.
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On comprendra que, dans ce genre d'opération de soudage, les galets doivent tourner autour de la périphérie du réservoir et, en même temps, autour de leurs propres axes. Pendant cet engagement, un courant est envoyé au travers des galets et traverse, ainsi, les éléments métalliques entre les galets de façon à créer, dans ceux-ci, la température de soudage nécessai- re. En même temps les galets sont pressés, vers l'intérieur, contre les faces 17 et 18 avec une force suffisante pour faire- dévier les parties contactées vers l'intérieur et créer, ainsi, une zone sous pression dans ces parties déviées et les parties de tout matériau dans l'espace intermédiaire.
Les particules réchauffées des différents éléments, dans la zone sous pression, sont ainsi poussées à se mélanger et la soudure de ces éléments est réalisée.
La température de soudage, pour les éléments en acier, est de l'ordre de 2000 degrés Fahrenheit, ce qui est considéra- blement supérieur au point de fusion de l'aluminium. Il a été constaté que, par suite de ce qui précède, les particules d'alu- minium fondues dans la zone sous pression sont littéralement chassées de la zone et que la soudure qui en résulte dans ladite zone est- substantiellement une soudure exclusive acier-acier.
On réalise ainsi un assemblage très efficace pour les éléments de support, mais non pour les revêtements intérieurs.
Ceci est manifestement dû au fait que, dans la soudeuse classique de chacun par résistance, la périphérie, des galets travaillant ensemble est alignée transversalement et est de même épaisseur, de fa- çon que l'envoi du courant électrique à travers l'ouverture, en- tre les galets, est limité à la partie de la pièce de travail, à l'intérieur des limites de la zone sous pression, c'est-à-dire la zone se trouvant directement entre les parties superficielles des faces 17 et 18 avec lesquelles la périphérie des galets entre en contact.
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Par conséquent, la seule chaleur appliquée à la zone adjacente de la pièce de travail l'est simplement par conduction intérieure de la chaleur depuis la zone sous pression. Bien que cette chaleur puisse être suffisante pour faire fondre un mince film en matière à bas point de fusion, telle que le zinc, elle est tout à fait insuffisante pour assurer la fusion d'une feuille de matériau de revêtement en aluminium ou analogue ayant, comme dans le cas présent, une épaisseur de plusieurs fois celle d'un simple film. Ainsi l'expulsion des particules d'aluminium, depuis la zone sous pression, dans l'aluminium re- lat'ivement froid à l'extérieur de la zone sous pression, ne réalise pas un scellage effectif entre les revêtements.
Il a été constaté que, si une température suffisante pour faire fondre 'l'aluminium est appliquée aux parties de revê- tement mutuellement engagées dans la zone, à l'extérieur de la zone sous pression, pendant le temps où les particules d'aluminium sont expulsées de la zone sous pression dans la zone non sous.pression, une fusion totale et une fermeture effi- caces entre lesdites parties de revêtement seront réalisées et la soudure acier-acier s'effectuera. La chaleur nécessaire pour amener l'aluminium, dans la zone extérieure, au point de fusion,peut être appliquée de toute manière appropriée.
De préférence cette chaleur sera fournie par courant électrique et, de préférence encore,par l'emploi de la même source de courant que celle qui est appliquée pour effectuer la soudure par résistance par les galets de soudage.
En général cette condition est remplie par le fait qu'au moins un des galets à souder présente une partie périphérique qui, dans le cours de l'opération de soudure, sera placée en face et sera maintenue en contact par une pression minimum avec la partie dé la pièce de travail contenant les parties de revêtement avoisinant, mais à l'extérieur de la zone sous haute
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pression dans laquelle est faite la soudure d'acier.
De cette manière, le courant passant d'un galet à l'autre ne traversera pas seulement la zone sous haute pression de la pièce à travail. ler,-mais également la zone avoisinante sous faible pression, de façon à réaliser le réchauffage de l'aluminium, dans cette dernière zone à la température de fusion souhautée sans l'ex- pulsion et l'enlèvement des particules d'aluminium, comme cela se fait dans une zone à haute pression.
Comme représenté dans les dessins, par exemple dans les est figures 1 et 2, le galet 21 du type à face périphérique 23 de coupe transversale convexe, tandis que la face périphérique du galet 22 est simplement cylindrique. De même, les galets 21 et 22 étant alignés transversalement, l'épaisseur du galet 21, à la périphérie est bien plus grande que celle du galet 22.
Ainsi, quand les galets tournent et sont poussés vers l'intérieur en partant de la position représentée à la figure 1 pour, arriver dans la position indiquée à la figure 2, les faces 17 et 18 des éléments de support métalliques y auront formé des dépressions ou rainures, respectivement 26 et 27, et les par ties des éléments de support et revêtements entre les deux rainures auront été comprimées. Toutefois, le degré de compres- sion n'est pas uniforme étant donné les épaisseurs différentes des galets 21 et 22.
En d'autres termes : une zone à haute pression et compression maximum se produit lorsque la périphérie des galets est substantiellement en relation directement opposée, tandis qu'une zone à très faible pression et à compression minimum se produit lorsque les parties de bordure extérieure 31 et 32 de la périphérie du galet 21 ne sont pas directement opposées à des portions de la périphérie du galet 22. Cette zone de haute pression et cette zone de compression maximum sont indiquées entre les lignes 28 et 29 de la figure 2.
De cette manière, lorsque le courant passe d'un galet
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à l'autre, une partie du courant s'écoulera à travers la zone à haute pression de la pièce de travail et une partie s'écoulera à travers la zone de basse pression de la pièce de travail adjacente à la première. Les limites extérieures de l'écoulement du courant et, par conséquent, la zone de réchauffement sont représentées par les lignes 33 et 34, et en conséquence, les . zones de basse pression sont représentées entre les lignes 28 et 33 et entre les lignes 29 et 34.
On comprendra donc que la chaleur sera effectivement appliquée aux parties de revêtement . adjacentes à la zone de haute pression, et que cette force ou pression qui peut être communiquée à la zone de basse pression à coopérera/faire fondre effectivement les parties de revêtement, mais est insuffisante pour expulser n'importe quel revêtement fondu de cette zone. Il est évident que les parties 31 et 32 peuvent être agrandies de telle façon qu'une plus grande zone puisse être réchauffée par. le courant et qu'une plus grande zone de fermeture puisse être réalisée entre les revêtements.
Dans l'application illustrée aux figures 1 et 2, une fermeture annulaire entre les revêtements en aluminium sera effectuée sur les deux faces de la soudure acier-acier.
Toutefois, comme c'est la jonction à la face adjacente, à l'intérieur du réservoir, qui est essentielle pour séparer hermétiquement l'intérieur du réceptacle intérieur de la virole d'acier, les revêtements 8' et 16' peuvent, comme représenté aux figures 3 et 4, être réduits de façon à se terminer en 36, de préférence à l'intérieur de la zone sous pression. De cette façon il va de soi qu'une seule jonction sera réalisée entre les revêtements.
Dans l'application illustrée à la figure 5, les deux galets 21' et 22' présentent des faces périphériques cylindriques mais le galet 21' présente une partie périphérique relativement grande 31' qui est latéralement désaxée par rapport au galet
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22'. Ici également, la zone de haute pression est substantielle- ment limitée à l'épaisseur du galet 22', et s'étend entre les lignes 28' et 29', tandis que la zone de basse pression s'étend . de la partie latéralement desaxée 31' du galet 21', comme indiqué par lesdites lignes,étant entendu que l'écoulement du courant, et par conséquent de la chaleur, est assure dans ces deux zones.
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