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La présente invention concerne un¯procédé et un appareil pour la produc- tion de tuyaux formés par l'enroulement hélicoïdal d'un ruban de métal allongé en une série de spires adjacentes qui sont soudées les unes aux autres par leurs bords. Les tuyaux ainsi produits sont généralement appelés tuyaux en spirale ou tuyaux formés par enroulement en spirale.
Une des caractéristiques de la présente invention est que les tuyaux en spirale produits par le présent procédé et le présent appareil satisfont en n'importe quel point non seulement aux exigences commerciales de précision et d'= ovalisation, mais encore aux exigences les plus sévères à ce point de vue pour certaines applications du Département de la Guerre des Etats-Unis d'Amérique.
Une autre caractéristique de la présente invention est que, par l'u- tilisation de ceprocédé et de cet appareil,lëeruban est enroulé selon un diamètre légèrement supérieur au diamètre désiré du tuyau en spirale fabriqué et que ce ruban enroulé de diamètre légèrement plus important est confiné dans une cage de rouleaux allongés, le diamètre effectif de la cage étant celui du diamètre désiré pour le tuyau à produire. Une telle différence de diamètresréalise une certaine quantité de travail à froid du ruban métallique, et aucun dispositif ou équipement spéciaux ne sont nécessaires pour maintenir l'alignement des bords vers le haut et vers le bas. Une telle différence de diamètres assure à la fois une parfaite ron- deur du tuyau et le diamètre désiré.
Bien qu'une telle différence en diamètres n'offre aucune résistance circonférentielle au mouvement du ruban enroulé dans la cage de rouleau susceptible de tendre à dérouler ou ouvrir le "joint", lesdits rouleaux exercent une résistance longitudinale qui tend à assurer la parfaite jonction des bords pour le soudage.
Une autre caractéristique de la présente invention est que la cambrure commercialement acceptable dans les rubans en acier,tels.qu'on les reçoit des aciéries productrices, est absorbée au cours de la production des tuyaux en spira- le au moyen du présent procédé et du présent appareil.
Dans l'état où on les reçoit des aciéries productrices, les rubans ou feuillards en acier du type utilisé dans la fabrication de tuyaux en spirale ont une légère cambrure latérale qui gêne généralement une parfaite jointure des bords du ruban lorsque celui-ci est enroulé en spirale de façon à former un tube ou un 'tuyau.,Toute pièce métallique plate produite par laminage se caractérisé par une. certaine cambrure, et cette cambrure n'est pas uniforme; elle peut ne pas se com- penser; et généralement elle est imprévisible. Une cambrure de 2,7 mm par mètre -de longueur est admissible dans les feuillards métalliques tels qu'ils sont mis dans le commerce par les aciéries productrices.
Lorsqu'on utilisait les procédés et les machines connues jusqu'à présent, lorsqu'un tel ruban métallique plat, présentant une certaine cambrure est enroulé de façon hélicoïdale en l'absence de dispositif ou d'équipement spé- ciaux, le tuyau produit peut n'être pas d'un diamètre uniforme ou présenter des soudures imparfaites. L'un ou l'autre de ces résultats rendent les tuyaux ainsi obtenus impropres à la vente. De nombreuses tentatives ont été faites pour surmon- ter les difficultés mentionnées ci-dessus, rencontrées lors de l'utilisation de dif- férents dispositifs et équipements, mais aucune d'entre elles n'a donné complète satisfaction.
Une autre caractéristique de la présente invention est que le joint soudé des tuyaux métalliques produits par le présent procédé et le .présent appa- reil ne présente aucune fuite et peut résister sans rupture ni éclatement à de hautes pressions. Des essais effectués par les Services de l'Artillerie des Etats-Unis d'Amérique sur des tuyaux en spirale soudés fabriqués par le présent procédé et au moyen de la présente machine ont établi que le point d'éclatement ou de rupture de ces tuyaux est celui du métal original, et que la rupture ne se' produit jamais à l'endroit de la soudure. De tels essais ont été également effec- tués sur des tuyaux fabriqués à partir de rubans d'acier ? 4130.
Jusqu'à présent on avait cru impossible de former et de souder de façon satisfaisante des tuyaux
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en spirale à partir de tels rubans d'acier à cause des caractéristiques de "ressort" d'un tel acier.
Une autre caractéristique de la présente invention est que grâce à l'application du présent procédé et de la présente machine, on peut produire des, tuyaux en spirale à partir de presque n'importe lequel des différents types con- nus d'aciers au carbone ou d'alliages d'aciers au carbone..
Une autre caractéristique de la présente invention est que, par l'uti- lisation des présents procédé et machine améliorés, des tuyaux en spirale soudés d'une très large gamme de diamètres peuvent être produits de façon continue à partir de rubans métalliques d'une gamme très large d'épaisseurs et de largeurs.
Si l'on se rapporte aux dessins ci-joints :
La figure 1 est une vue en perspective montrant de façon générale une machine de formation et de soudure de tuyaux en spirale constituant une réa- lisation concrète de la présente invention; une bande de métal et un dispositif de mise à niveau des rouleaux, un dispositif pour l'alimentation de la machine en -feuil,lards déroulés ; etc.
La figure 2 est une vue frontale de la machine pour la formation et la soudure de tuyaux en spirale représentée sur la figure 1.
La figure 3 est une vue en plan de la machine de formation et de soudure de tuyaux en spirale, du dispositif de mise à niveau des rouleaux, et du dispositif d'alimentation indiqués sur les figures 2 et 1.
La figure 4 est une vue frontale fragmentaire et agrandie de la por- tion de gauche de la machine représentée sur la figure 2.
La figure 5 est une vue frontale schématique des structures illustrées par la figure 1.
La figure 6 est une vue frontale agrandie de la machine illustrée par la figure 2.
La figure 7 est une vue agrandie du côté gauche d'une forme à segment 'de rouleau central ou mandrin.
La figure 8 est une vue en coupe de la structure illustrée par la figure 7, prise selon la .ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une vue frontale, en partie en coupe, d'une forme de rouleau central ou mandrin.
La figure 10 est une coupe partielle de la structure illustrée par la figure 9, prise selon la ligne 10-10 de la figure 9.
La figure 11 est une vue agrandie du montage de la soupape du cylin- dre pneumatique à laquelle sont rattachés les cylindres pneumatiques d'un rou- leau à segments.
Dans la production d'une large gamme de diamètres de tuyaux en spi- rale fabriqués à partir de différents types de feuillards métalliques d'une gamme très diverse de largeurs et d'épaisseurs par l'utilisation des présents procédé et machine améliorés, la totalité des rouleaux extérieurs et le rouleau central, ou rouleau-mandrin, de la cage de rouleaux de la machine peuvent" être de construction massive, c'est-à-dire des rouleaux ordinaires ayant une surface externe massive.
Dans la production de tuyaux en spirale de certains diamètres et épaisseurs de parois, il peut être préférable que le rouleau central ou rouleau- mandrin, ainsi qu'éventuellement un ou plusieurs des rouleaux extérieurs qui forment la cage de rouleaux soient du type à segments afin de faciliter le mou- vement du feuillard pendant qu'il est enroulé de façon hélicoïdale par la machine,
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Ce qu'on appelle un rouleau de type " à segments" est un rouleau cylindrique com- posé de segments, chacun desdits segments étant suceptible indépendamment d'un mouvement axial sur une longueur déterminée vers l'avant de la machine en même temps que le tuyau en cours de formation.
Lorsqu'un segment d'un rouleau de ce type perd par rotation le contact avec la pièce travaillée, ledit segment retour- ne automatiquement à sa position initiale, c'est-à-dire vers l'arrière de la ma- chine illustrée par les dessins.
Les caractéristiques essentielles des présents procédé et machine amé- liorés pour la fabrication de tuyaux en spirale restent toujours les mêmes, que les rouleaux soient du type massif ou du type "à segments", ou encore qu'ils soient composés d'une combinaison de ces deux formes.
Bien que dans les dessins seul le rouleau central ou mandrin soit représenté comme rouleau entraîné', il est clair que n'importe lequel des rouleaux extérieurs et éventuellement l'ensemble de ceux-ci, peuvent être entraînés de façon similaire si on le désire.
En se reportant'aux dessins, on voit en 1 la machine pour la forma- tion et le soudage de tuyaux en spirale; cette machine est montée sur un socle horizontal 2 auquel est fixée de façon rigide une console de support vertical 3.
Cette console 3 est munie de quatre cannelures de guidage horizontales et espa- cées en 4, 5, 6 et 7 sur les figures 1 et 2. Chacune desdites cannelures 4, 5, 6, 7 est pourvue d'une fente en T dans laquelle des montants filetés à tête en T sont montés de façon à permettre le glissement pour fixer de façon rigide les supports de rouleaux à la console 3, comme décrit ci-après
Comme on le voit le mieux sur la figure 6, une série de rouleaux ex- térieurs formant une cage de rouleaux comprend un rouleau arrière inférieur 12, un rouleau arrière supérieur 13, un rouleau avant supérieur 14, un rouleau avant inférieur 15, et un rouleau de fond 16 qui tourillonnent à leurs extrémités avant dans les roulements correspondants 12, 13a, 14a, 15a et 16a . Les roulements 12a, $13a, $14a,
$15a et 16a sont formés à l'extrémité interne de leurs arbres respec- tifs 22, 23, 24 , 25, 26. Les rouleaux 12, 13, 14, 15 et 16 tourillonnent à leur extrémité.arrière dans les roulements correspondants 12b, 13b, 14b, 15b, et 16b, formés aux extrémités intérieures de leurs arbres respectifs 27, 28, 29, 30 et 31.
L'arbre porteur 22 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 35 du rouleau; l'arbre porteur 23 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 36 du rouleau, l'ar- bre porteur 24 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 36 du rouleau; l'arbre porteur 25 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 38 du rouleau; et l'arbre porteur 26 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 39 du rouleau.
L'arbre porteur 27 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 45 du rouleau; l'arbre porteur 28 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 46 du rouleau ; bre porteur 29 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 47 du rouleau; l'arbre porteur 30 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 48 du rouleau, et l'arbre porteur 31 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le support 49 du rouleau.
Etant donné que la machine est adaptable pour la production de tuyaux en spirale de différents diamètres et à partir de rubans métalliques de différentes largeurs dans une limite déterminée, il est souhaitable que les supports du rouleau avant et du rouleau arriérer puissent être mus en bloc de façon à placer correc- tement les rouleaux en ce qui concerne le point de soudage du tuyau en cours de formation. De ce fait, les supports avant et arrière 34 et 35 du rouleau arrière
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.inférieur 12 peuvent être mus en bloc au moyen des arbres à vis 50-50' qui coopè- rent avec des écrous rigides correspondants prévus dans les supports de rouleaux 35 et 45.
Les arbres 50 et 50' peuvent être tournés pour provoquer le mouvement horizontal simultané des deux supports de rouleaux 35 et 45, d'une façon mécanique bien connue au moyen de dispositifs de commande à embrayage, à pignons, etc, re- liés à des dispositifs d'entraînement par un arbre et une poulie d'entraînement, comme indiqué schématique en 52 sur la figure 2.
De façon correspondante, les supports de rouleaux 36 et 46 pour le rouleau 13; les supports 37 et 47 pour le rouleau 14 et les supports 38 et 48 pour le rouleau 15 peuvent être mus simultanément et de la même façon que les arbres à vis correspondants 54-54', 55-55', 56-56', reliés de la même façon à une poulie et un dispositif d'entraînement, comme indiqué schématiquement en 58 dans la figure 2. Le support avant 39 et le support arrière 49 du rouleau inférieur 16 peuvent être mus simultanément au moyen des arbres à vis 60-60', reliés aux dispositifs indiqués schématiquement en 52, comme décrit ci-dessus.
Le dispositif destiné à produire le mouvement simultané des supports de rouleaux aux extrémités opposées desdits rouleaux ne fait pas partie de la ,présente invention étant donné que de nombreux dispositifs similaires pour l'ob- tention du résultat désiré sont connus de longue date et ne nécessitent que la . compétence technique ordinaire pour le calcul des mouvements mécaniques. Par con- séquent, il est inutile de représenter et de décrire en détail aucun des diffé- rents dispositifs connus pouvant être utilisés pour l'obtention du résultat dési- ré.
Lorsque n'importe lequel des rouleaux 12 à 15 inclus a été mû à la position désirée, les supports avant et arrière dudit rouleau sont fixés de façon rigide à la console 3 au moyen de montants filetés à tête en T faisant saillie à travers les ouvertures adéquates prévues dans le support de rouleau, et munis d'écrous à leurs extrémités externes. Il est évident que les écrous des montants à tête en T doivent être desserrés pour-permettre le glissement du support de rouleau. Les supports 39 et 49 du rouleau 16 sont assujettis de la même façon au socle 2, lequel est également muni de cannelures de guidage à fente à forme de T, comme indiqué en 65 sur la figure 4. Les supports de rouleaux peuvent éga- lement être fixés de toute façon bien connue autre que celle décrite.
Les axes des rouleaux 12 à 16 inclus se trouvent dans des plans horizontaux et parallèles, comme on l'observera le mieux sur la figure 10, les rouleaux 12 à 16 inclus de la cage de rouleaux sont également distants de l'axe du tuyau en formation, quel que soit le diamètre de celui-ci. Les arbres porteurs 22 à 26 inclus, respectivement aux extrémités avant des rouleaux 12 à 16 inclus, et les arbres porteurs 27 à 31 inclus, aux extrémités arrière des mêmes rouleaux 12 à 16 inclus, sont munis de fentes de clavette susceptibles de recevoir de façon coulissante des clavettes fixes afin d'empêcher une rotation des arbres 22-31 in- clus dans leurs paliers de guidage respectifs.
Chacun des arbres 22-31 inclus est mû vers l'intérieur ou vers l'ex- térieur par un vérin à vis du type bien connu à vis sans fin, monté de façon rigid dans le support de rouleau de l'arbre correspondant. Chacune des roues hélicoïda- les des vérins est munie d'un alésage axial interne fileté s'engageant avec un pas de vis prévu sur une portion éloignée de l'extrémité porteuse des arbres correspon- dants 22-31 qui y sont montés. Les vis sans fin de chacun des vérins des arbres 22-31 inclus sont toutes reliées les unes aux autres de la façon mécanique bien connue au moyen d'engrenages coniques d'arbres, d'arbres rainurés, etc, à un arbre moteur commun relié par un dispositif d'embrayage à un réducteur de vitesse à vis sans fin entraîné par le moteur, ou un dispositif semblable.
Dans la machine dé- crite ici, ledit arbre d'entraînement commun est relié de façon sélective par un dispositif d'embrayage au dispositif entraîné paris :moteur qui est utilisé pour provoquer le mouvement horizontal des supports de rouleaux.
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Les arbres moteurs des vis sans fin de tous les vérins étant reliés à un arbre d'entraînement commun, la totalité des arbres porteurs 22-31 inclus sont mus simultanément pour provoquer un mouvement simultané et concentrique, vers l' intérieur ou vers l'extérieur , des rouleaux 12 et 16 inclus, constituant la cage de rouleaux pour l'enroulement hélicoïdal du feuillard en une série de spires voi- sines.
Par conséquent, lorsqu'on désire fabriquer un tuyau de quelque diamètre que ce soit compris dans la capacité de la machine, le rouleau central ou mandrin est d'abord mû hors de position, si nécessaire, de la manière décrite ci-après, et les rouleaux 12 à 16 inclus sont mus simultanément et concentriquement soit vers l'intérieur soit vers l'extérieur comme on le désire, jusqu'à ce qu'ils occupent uneposition donnant à la cage de rouleauxun diamètre réel égal au diamètre extérieur désiré du tuyau à fabriquer.
Il y a lieu de noter tout particulièrement que la présente invention ne se limite pas à une machine comprenant une cage de 5 rouleaux comme indiqué sur les figures 2 à 6 inclus, étant donné que la cage de rouleaux peut être formée par un plus grand nombre de rouleaux. Par exemple la machine peut comporter une cage de rouleaux comprenant sept rouleaux extérieurs. En outre, sur la figure 1, qui est un dessin réalisé à partir d'une photographie d'une machine selon la présen- te invention pour la fabrication de tuyaux en spirales pour un usage déterminé, un petit rouleau 15s est utilisé au lieu du rouleau 15 de la machine représentée sur la figure 2 à 6 inclus.
Si la machine pour la fabrication de tuyaux décrite ci-dessus ne doit être utilisée que pour la production de tuyaux d'un même diamètre et à partir de feuillards-d'acier de la même largeur, il ne serait pas nécessaire de monter les rouleaux sur des arbresporteurs susceptibles d'être déplacés axialement à volonté, ni de les monter dans les supports susceptibles de coulisser horizontalement à volonté, étant donné qu'il n'y aurait aucune nécessité rapporter aucune modifica- tion au diamètre effectif de la cage de rouleaux ou à l'emplacement des rouleaux.
Un rouleau central 75, ou mandrin, tourillome à son extrémité arrière dans deux paliers espacés, dont chacun est monté sur un arbre et un vérin, à l'in- térieur de ses supports respectifs 76 et 77, d'une façon similaire à celle qui a été décrite ci-dessus pour les rouleaux 12 à 16. Les supports 76 et 77 sont montés sur le socle horizontal 2 de la même manière que décrite précédemment pour les supports de rouleaux 39 et 49 du rouleau 16. Les supports 76 et 77 peuvent être mus simultanément en bloc au moyen des arbres filetés 79-79' de la même façon qui a été décrite ci-dessus pour les supports 39 et 49 du rouleau 16.
L'axe du mandrin 75 est parallèle aux axes des rouleaux 12 à 16 inclus.
Les deux paliers du mandrin 75 sont conçus pour être mus simultanément par'leurs arbres et vérins dans un plan oblique indiqué par la ligne en pointillé M - M sur la figure 6 afin de modifier la position du mandrin 75, modification nécessitée par des modifications du diamètre effectif de la cage formée par les rouleaux 12 ,à 16 inclus, pour la production de tuyaux en spirale de diamètres différents. La .ligne en pointillé M - M de la .figure 6 indiquant le plan oblique du mouvement effectué par le mandrin 75 passe à travers le centre de la cage de rouleaux et la ligne médiane entre les axes du rouleau 16 et du rouleau inférieur arrière 12; sur la figure 6 ce plan oblique fait environ 36 avec Ia verticale.
Les vérins des deux paliers à l'extrémité arrière mandrin 75 sont reliés l'un à l'autre, afin de se mouvoir en bloc, par l'arbre 83 qui est relié par des engranges adéquats à l'arbre 84 sur lequel est montée la poulie 85. Ladite poulie 85 est reliée par une courroie de transmission à un moteur électrique 86.
Les dispositifs servant à provoquer le mouvement simultané de divers éléments, tels que paliers, au moyen de vérins reliés auxdits éléments ne font pas partie de la présente invention, étant donné que les différents dispositifs servant à l'obtention du but désiré sont bien connus et ne nécessitent que l'élasticité
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nécessaire à leur adaptation et à leur utilisation mécanique. Par conséquent, il est; inutile de les décrire en détail dans le présent texte.
Comme on le voit sur les figures 4, 6 et 8, le rouleau central ou man- drin 75 peut être mû dans le sens contraire au sens de rotation des aiguilles d' une montre, en observant la figure 6, par un moteur 90 à vitesse réglable relié par l'accouplement 91 à un réducteur de vitesse 92 à vis sans fin. Un pignon à, chaîne 93 calé sur l'arbre de sortie du réducteur de vitesse 92 est relié par une chaîne 95 à un pignon à chaîne 96 calé sur l'extrémité arrière du mandrin 75 de toute façon adéquate.
Il est évident que bien qu'aucun dispositif d'entraînement ne soit illustré pour aucun des rouleaux extérieurs 12 à 16 inclus, lesdits rouleaux peu- vent être entraînés, si on le désire, d'une façon similaire à celle indiquée pour le mandrin 75. Il y a lieu de noter que, lors de la production de,tuyaux en spira- les de certains diamètres et de certaines épaisseurs de parois, il pourra s'avérer inutile d'avoir un rouleau central ou mandrin entraîné sir le feuillard à partir duquel doit être fabriqué le tuyau en spirale est introduit à l'intérieur de la cage de rouleaux avec une force suffisante pour enrouler hélicoidalement ledit feuillard en une!série de spires contiguës.
En outre, il y a lieu de noter que, dans la production de tuyaux en spirale de certains diamètres et de certaines épaisseurs de paroi il pourra s'a- vérer inutile de prévoir un rouleau central ou mandrin dans la machine, le feuil- lard de métal pouvant être enroulé hélicoïdalement enune série de spires conti- gües dans la cage de r ouleaux par la simple force servant à l'introduction du feuillard dans la machine à fabriquer les tuyaux en spirale.
Comme il a été établi ci-dessus, il pourra s'avérer souhaitable de donner au rouleau central du mandrin, ainsi qu'éventuellement à l'un ou plusieurs des rouleaux extérieurs de la cage une structure à segments afin de faciliter le mouvement des spires de feuillard de certains diamètres et de certaines épaisseurs de paroi à travers la machine.
Si l'on se réfère aux figures 7 à 11 inclus, qui illustrent un rouleau central ou mandrin de type à segments, on constate que le moyeu centre du mandrin est un rouleau massif muni d'un alésage axial 101. La portion extérieure du rou- leau est formée:, de façon commode, par une série de huit segments 102. Comme 1' illustre la figure 8, ' l'extrémité avant de chacun des segments 102 est alésée de façon à former un orifice permettant le passage d'une tige 103 sur laquelle le segment 102 est monté d'une façon coulissante. Ledit orifice est muni de façon cenvenble d'un manchon autolubrifiant afin de permettre un mouvement coulissant facile du segment 102 sur la tige.
La tige 103 est fixée de façon rigide à son extrémité à l'avant à une couronne annulaire 105, laquelle est fixée d'une façon rigide à l'extrémité extérieure du moyeu 100 par une série de boulons 106, comme l'illustrent les figures 9 et 10. Le moyeu 100 est muni d'une série de cannelures 108 et chaque se gment 102 est muni de cannelures correspondantes 109 formées dans sa surface interne.
Les cannelures 108 et 109 servent de chemin de guidage à une série de billes 107 formant un roulement à billes destiné à réduire le frottement provenant du mouvement des segments 102. Les roulements à billes 107 sont maintenus latérale. ment par des chevilles 110, comme l'illustre la figure 10.Un. estime bon d'inter- poser des joints- 112 fabriqués à partir d'un matériau adéquat pour empêcher l'in- troduction de corps étrangers, tel que produits d'abrasion, dans les cannelures de guidage 108 et 109 des roulements. Comme on le voit sur la figure 10, chaque segment 102 est relié par des dispositifs adéquats tels que les broches 114, au prolongement 116 d'une tige de piston du cylindre pneumatique 117 correspondant.
Chaque segment 102 du rouleau 75, au cours de la rotation de celui-ci, est successivement mis en contact avec le feuillard métallique à mesure que celui- ci s'enroule de façon hélicoïdale dans la cage de rouleaux, et le déplacement du
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feuillard provoque le déplacement d'un segment 102 lorsque le contact est ainsi réalisée vers l'extrémité avant du rouleau sur sa tige 103. Lorsqu'un segment 102 du rouleau ne se trouve plus en contact avec le feuillard par suite de la rotation du rouleau, ledit segment n'étant plus entraîné vers l'avant sur sa tige 103 retourne à sa position initiale à l'extrémité arrière du rouleau au moyen de son cylindre pneumatique 117 et de la tige de piston 116 par laquelle il lui est relié.
Etant donné que les cylindres pneumatiques sont portés par le rouleau 75 et tournent avec lui, il est nécessaire d'avoir recours à un dispositif à sou- pape pour permettre l'introduction et la sortie de l'air dans chaque cylindre.
Un tel dispositif à soupape est illustré sur la figure 11, dans laquelle la cana- lisation d'admission d'air 119 de l'admission stationnaire d'air et la plaque d'échappement 120 sont en communication avec la plaque d'admission 121 rotative du cylindre muniè d'une série d'orifices 122 qui sont reliés par des canalisations adéquates 125 - au clapet d'admission d'air 126 à la partie inférieure du piston 127 de chaque cylindre pneumatique 117. La plaque d'admission 120 est maintenue en contact étanche avec la plaque d'admission 121 au moyen d'une série de ressorts à compression 129 dont l'une des extrémités est logée dans des logements 130 prévus dans le porte-ressort 131. Les extrémités opposées de ladite série de ressorts 129 prennent appui sur la butée à roulements 132.
La plaque d'admission 121, la pla- que 120, la butée à roulements 132 et le porte-ressort 131, sont maintenus en posi- tion entre les colliers de serrage 134 et 135 montés sur le manchon d'accouplement 136.
Il y a lieu de noter que si, dans me machine pour la fabrication de tuyaux en spirale selon la présente invention,le'rouleau central ou mandrin et éventuellement l'un quelconque , plusieurs ou tous les rouleaux extérieurs peu- vent être du type appelé ici "à segments", un tel mandrin peut être aisément trans- formé en un mandrin massif et ce, simplement en déplaçant tous les segments à la position la plus avancée et en insérant: une série de blocs aux extrémités arrière afin d'empêcher tout mouvement desdits.segments 102. Les blocs sus-mentionnés peuvent être maintenus de façon convenable par un collier de serrage. Il est évident qu'il faudra également débrancher les cylindres pneumatiques 117.
Dans un type de machine , tous les rouleaux formant la cage de rou- leaux sont des rouleaux du type massif. Il est évident qu'à moins que l'on envisa- ge la possibilité d'utiliser la présente machine améliorée pour la fabrication de tuyaux en spirale d'un diamètre et d'une épaisseur de paroi qui rendent souhai- table d'utiliser les rouleaux à segments, tpus les rouleaux seront généralement du type massif. Il est clair qu'un rouleau du type "à segments" est d'une fabri- cation bien plus coûteuse qu'un rouleau du type massif.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit un rouleau de feuillard métallique 140 monté dans un berceau de rouleau de type bien connu (non illustré sur les dessins) à l'extrémité arrière ou d'entrée de la machine débobineuse et aplanisseuse 141. Le berceau du rouleau, le dispositif de déroulage et la calan- dre aplanisseuse peuvent être de n'importe quel type connu adéquat pour le but envisagé et existant sur la marché, et ne font pas partie de la présente invention.
Le feuillard métallique, après aboir déroulé de la bobine 140; passe à travers une série de rouleaux à entraînement mécanique 142 indiqués schématiquement sur la figure 2. Le feuillard métallique est propulsé à force par la calandre aplani- seuse à travers deux plaques d'acier opposés 143 et 143' qui ne sont espacées que de la distance nécessitée par l'épaisseur du feuillard qui pénètre ensuite sur le plateau de la machine en passant dessus un rouleau d'admission 145. Le rou- leau d'admission 145 tourillonne à son extrémité avant dans un palier 145a dont est munie l'extrémité supérieure de l'arbre 146. Il tourillonne à son extrémité arrière dans un palier 145b dont est munie la partie supérieure de l'arbre 147.
L'arbre porteur 146 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le socle 39, et l'arbre porteur 147 est monté de façon coulissante dans un palier de guidage prévu dans le socle 49. Le roulement d'admission 145 est conçu
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pour se mouvoir verticalement vers le haut ou vers le bas par des engrenages en prise avec les portions inférieures filetées des arbres 146 et 147. Les parties supérieures des deux rouleaux 145 et 16 sont maintenues dans le même plan. Le feuillard aplani 140 va du plateau 144 vers les rouleaux 145 et 16 dans un plan tangentiel au sommet des rouleaux.
L'angle d'admission selon lequel le:feuillard métallique entre dans la machine pour être recourbé hélicoicalement en une série de spires contiguës dé- pend de Ia,largeur du feuillard et du diamètre du tuyau que l'on veut fabriquer.
Par conséquent, le châssis porteur 150 de la calandre aplanisseuse 141 est montée de façon à permettre la rotation autour d'un p i 'v o t 151 fixé d e façon rigide au socle horizontal de la machine de formation de tuyau et de souda- ge. Le châssis porteur 150 est muni de galets 153 se déplaçant sur des rails en arc de cercle 154 afin de faciliter le déplacement angulaire de la débobineuse et de la calandre aplanisseuse pour modifier l'angle d'admission du feuillard mé- tallique dans la cage de rouleaux.
Etant donné que la machine de formation de tuyaux et de soudage est capable de produire des tuyaux en spirale de différents diamètres, il est nécessaire de pouvoir soulever ou abaisser la débobineuse, la calandre aplanisseuse et le plateau 144 de façon à ce que l'introduction du feuillard se fasse toujours tangentiellement à la partie supérieure des rouleaux 145 et 16, quelle que soit la modification de.position qu'ils ont subi. Ledit abaissement et ledit élèvement de la calandre aplanisseuse, et peuvent se faire par n'importe quel moyen adéquat.
La figure 1 indique de façon quelque peu schématique des dispositifs élévateurs et abaisseurs consistant en une série de vérins 156 convenablement montés aux quatre angles du châssis porteur 150.Les poutrelles 157 sur lesquel- les est montée la calandre aplanisseuse sont reliées de façon rigide à la partie supérieure des arbres des vérins. L'ensemble des vérins sont reliés les uns aux autres de la façon bien connue par des arbres ou des engrenages adéquats de façon à ce qu'ils puissent tous être élevés ou abaissés simultanément, Lé fonctionne- ment des vérins s'effectue mécaniquement à l'aide d'un moteur électrique et d'un système de démultiplication adéquat branché aux dispositifs permettant de comman- der les mouvements ascendants simultanés des vérins.
Le support 161 de l'extrémité avant du plateau 144 est de façon corree pondante réglable en hauteur conformément aux modifications en hauteur de la calan dre aplanisseuse.
Bien que dans la'présente invention on ait décrit la modification de l'angle d'admission du feuillard dans la machine fabriquant des tuyaux comme s'obtenant par déplacement angulaire de la bobine de feuillard, de la calandre aplanisseuse, etc, autour d'un pivot fixé dans le socle horizontal 2 de la machi- ne , il est clair que le même résultat peut être obtenu par des déplacements angulaires de la machine autour d'un pivot vertical fixe, la bobine de feuillard, la calandre aplanisseuse, etc, restant fixes.
De même, la machine de formation de tuyaux et de soudage pourrait être montée sur des vérins ou sur tout disposi- tif similaire, et cette partie de la machine être élevée ou baissée dans la posi- tion voulue pour la production de tuyaux de diamètres différents de telle sorte que le feuillard introduit à force et à niveau fixe à partir de la calandre apla- nisseuse, etc, entre dans la machine de fabrication de tuyaux et de soudage de face tangentielle au sommet du rouleau d'admission et du rouleau inférieur de la cage.
Le feuillard 140 passe du rouleau d'admission 145 sur le sommet du rouleau inférieur 16 puis sous le rouleau central du mandrin 75 et contacte ensui- te successivement les rouleaux 12, 13, 14 et 15. Les bords latéraux des spires cor figues sont soudés au point indiqué en "X" qui est situé à un peu moins de 180 de la spire entrante et où le bord latéral avant de la spire entrante est soudé au bord latéral arrière de la spire précédente, lesdits bords étant exac- tement bord à bord en cet endroit. Il est évident que le point de soudage peut se faire en n'importe quel endroit après le point de soudage susmentionné situé à un peu moins de 180 par rapport à la spire entrante.
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Les bords bout à bout des spires peuvent être soudés par n'importe quel procédé de soudage bien connu tel que soudure à l'arc, soudure électrique, soudure au gaz, etc. Sur la figure 1 sont indiqués les dispositifs de soudure à l'arc, ainsi qu'une représentation schématique d'une quelconque des têtes de sou- dage bien connues 170 adaptées à un cordon de soudure 161 se déroulant à partir de la bobine 172. Un dispositif d'alimentation de flux 174 est branché de façon bien connue par une canalisation 174 pour fournir du flux de soudage au point de soudage.
Comme il a été mentionné ci-dessus, le rouleau central ou mandrin est muni d'un alésage axial 101 le traversant de part en part. Un tuyau rigide 175 dépassant de part et d'autre des extrémités du mandrin est muni à son extrémité avant d'un dispositif de support 176 sur lequel est monté un petit cylindre pneu- matique 177 portant un sabot de soudage 178 qui est placé de façon bien connue à l'endroit où s'effectue le soudage. Si ce dernier est refroidi par l'eau, les conduits d'admission d'eau passent égalementà travers l'alésage 101, outre le tube d'admission d'air introduisant l'air comprimé dans le cylindre 177 utilisé pour maintenir le sabot de soudage 178 en contact avec la surface intérieure du feuillard d'acier au point de soudage.
Si on le désire, les bords bout à bout des spires hélicoïdales décri- tes ci-dessus peuvent être soudés intérieurement par des dispositifs de soudage portés par l'extrémité avant du tuyau 175 qui s'étend à travers l'alésage central 101 du rouleau central du mandrin ou rouleau central 175 et dépasse celui-ci, ou, si l'on désire, les spires hélicoïdales du feuillard peuvent être soudées à la fois extérieurement et intérieurement de la façon décrite.
Le socle horizontal 2 de la machine de formation de tuyaux ou de sou- dage peut être prolongé vers son extrémité arrière de telle sorte que le mandrin et ses supports peuvent être rétractés en bloc jusqu'à une position en arrière de l'ensemble de formation et de soudage proprement dit, de telle sorte que l'ex- trémité avant du mandrin et l'extrémité avant du tuyau 175 supportant le sabot 178 et éventuellement les dispositifs internes de soudage se trouvant à l'air li- bre.
Si les difficultés se produisent dans lazone du sabot de soudage 178 dans une machine dont le mandrin n'est pas rétractable, il est nécessaire de découper une section du tuyau autour de cette zone et de faire des réparations ou les rem- placements nécessaires en travaillant à travers l'ouverture ainsi pratiquée, ce qui constitue un emplacement particulièrement incommode pour ce travail.
Il s'est avéré souhaitable de supporter le tuyau en spirale terminé 180 à sa sortie de la machine de formation et de soudage au moyen d'un support réglable 181 de n'importe lequel des types bien connus comme l'illustre la figu- re 1.
FONCTIONNEMENT.
La machine décrite ici a été conçue pour la production de tuyaux en spirale d'un diamètre allant d'environ 35 cm à 60 cm, à partir de feuillard d'acier d'une épaisseur maxima d'environ 6 mm.
Les rouleaux 12 à 16 de la cage de rouleaux sont mus simultanément et concentriquement de la façon décrite ci-dessous de telle sorte que le diamètre réel de la cage de rouleaux corresponde au diamètre extérieur du tuyau en spirale que l'on veut produire. La mise en place des rouleaux pour l'obtention du diamètre réel de la cage de rouleaux souhaité peut se faire facilement par l'utilisation d'.un gabarit or de gabarits ayant la même diamètre que celui du tuyau que l'on veut produire. Le rouleau d'admission 145 est de façon correspondante déplacé de telle' façon que sa partie supérieure se trouve dansle même plan que la partie supérieure du rouleau inférieur 16 de la cage de rouleaux.
Pour la production à partir de feuillard d'acier d'un tuyau en spi- rale d'un diamètre extérieur donné, il est souhaitable de pouvoir utiliser une
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largeur de feuillard permettant de produire la plus grande longueur possible de tuyau avec la plus petite quantité possible de soudage. L'angle d'admission du feuillard varie selon la largeur du feuillard. Par exemple, dans la production de tuyaux en spirale de 40 cm de diamètre extérieur à partir de feuillard de 80 cm de largeur, l'angle d'admission par rapport à l'axe des rouleaux 16 à 12, etc, de la cage de rouleaux est de 50 28", soit 50,5 ; et pour la production de tuyaux en spirale de 40 cm de diamètre extérieur à partir de feuillard de 100 cm de lar- geur l'angle d'admission est de 37 16".
La calandre aplanisseuse 141, avac la bobine de feuillard 140, le plateau 144, etc, est convenablement déplacée autour du pivot 151 de la façon dé- crite ci-dessus, de telle sorte que le feuillard aplani 140 pénétrera dans la ma- chine avec l'angle d'admission mathématiquement déterminé pour la largeur du feuillard utilisée. La calandre aplanisseuse 141, avac la bobine de feuillard 140, et le plateau 144, etc, est ensuite élevée ou abaissée de la façon décrite ci-dessus de telle sorte que le feuillard 140 pénètre dans la machine selon un plan horizontal tangentiel au sommet des rouleaux 145 et 16. Le support 161 à l'extrémité avant du plateau 144 est lui aussi réglé conformément aux modificatior apportées au plateau 144, etc.
Si c'est nécessaire, les rouleaux 12 à 16 et 145 peuvent être mus horizontalement de la façon décrite ci-dessus par un mouvement en bloc des support des rouleaux aux extrémités avant et arrière de tout rouleau dont la position doit être modifiée.
Le feuillard 140 est déroulé par la débobineuse selon le procédé bien connu et, comme indiqué sur la figure 5, passe entre la première paire op- posée de rouleaux entraînés de la calandre aplanisseuse 141, ensuite à travers les rouleaux de la calandre elle-même, schématiquement indiqués sous la forme des cinq rouleaux 142 de petit diamètre, et ensuite entre la deuxième paire opposée de rouleaux entraînés. Le feuillard est ensuite introduit à force entre les pla- ques d'acier opposées 143 et 243', dans un plan tangentiel au sommet du rouleau d'admission 145 et du rouleau inférieur 16. Si on le désire, des rouleaux de guidage ou des joues de guidage peuvent être utilisés pour empêcher tout déplace- ment latéral du feuillard et maintenir l'angle d'admission choisi.
Le feuillard progresse à partir du rouleau 16 pour s'engager sous le rouleau central ou mandrin 75 et progresser de là vers le rouleau 12. Le man- drin est mis en place de la façon décrite ci-dessus,de façon à donner une incur- vation initiale d'un plus grand rayon que le rayon du tuyau à former au feuil- lard 140 qui se meut diagonalement par rapport à l'axe longitudinal dudit mandrin
Le feuillard 140 s'enroule hélicoïdalement à l'intérieur de la cage de rouleaux en spires formant un tuyau d'un diamètre extérieur correspondant au diamètre réel de la cage aux rouleaux.
Etant donné que la courbure initiale don- née au feuillard est d'un plus grand rayon que le rayon du tuyau à fabriquer, et étant donné que le feuillard ainsi initialement incurvé est enroulé de façon hé- licoïdale, pendant qu'il est enfermé dans la cage de rouleaux, selon un rayon de courbure moindre que le rayon de courbure initialement donné au feuillard, la parfaite rondeur du tuyau et le maintien exact du diamètre désiré sont assurés Comme on le voit sur la figure 2, un ou plusieurs rouleaux de guidage latéral 180 sont placés approximativement à l'endroit où le bord arrière du feuillard 140 a fait la moitié d'une première spire afin d'assurer le maintien du feuil- lard dans la position voulue.
Il est important de noter que, dans le présent procédé et dans le présent appareil, les nombreux rouleaux formant la cage aux rouleaux opposent une résistance au mouvement longitudinal du feuillard incurvé, résistance qui est suffisante pour provoquer la jointure bord à bord du bord avant de la spire en cours de formation avec le bord arrière de la spire précédente. Néanmoins, les rouleaux de la cage aux rouleaux n'exercent aucune résistance circonférentielle au mouvement du feuillard incurvé dans la cage aux rouleaux, résistance qui aurai
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tendance à ouvrir le "joint".
Il.- y a lieu de noter que dans les procédés et appareils connus jusqu'à présent pour la formation de tuyaux en spirale, on s'est efforcé d'avoir des élé- ments provoquant aussi peu de frottement que possible.
Les bords se touchant des spires sont soudés l'un à l'autre, de façon commode,-en un point légèrement en avant du point où le bord de la spire en cours de formation a accompli une demi-révolution, comme indiqué en 171 sur la figure 6 et en X sur la figure 2.
Comme indiqué sur la figure 1, lesdits bords se touchant sont soudés l'un à l'autre de façon continue selon la technique de soudage à arc submergé au moyen d'une tête de soudage 170 de type bien connu, d'un fil d'électrode 172, et de flux fourni au point de soudage de façon bien connue par un conduit de flux relié au dispositif d'alimentation en flux 174.
Bien qu'il ait été fait mention de soudure extérieure en arc sub- mergé, il est évident que le soudage des bords continu des spires peut se faire soit à l'intérieur du tube, soit encore à la fois intérieurement ou extérieurement
Il est également important de remarquer que le fait de donner initiale- ment au feuillard une courbure de plus grand rayon que le rayon du tuyau à produi- re et d'enrouler ledit feuillard ainsi initialement incurvé de façon hélicoïdale en une suite de spires tandis qu'il est enfermé dans une cage de rouleaux d'un diamètre moindre que le diamètre initial provoque dans une certaine mesure un travail à froid du feuillard métallique, et qu'aucun dispositif spécial n'est nécessaire pour maintenir les bords des spires à niveau égal.
Toute cambrure commercialement admissible de 2,7 mm par mètre de longueur de feuillard se trou- ve absorbée, ou répartie d'une façon lui enlevant tout effet nuisible, avant 1' opération de soudage.
Il est évident que les descriptions et les dessins donnés ci-dessus ne sont pas limitatifs et qu'on peut y apporter certaines modifications sans s'é- carter du cadre et de l'esprit de l'invention.