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Vannes à diaphragme et procédé pour les fabriqua*.
La présente invention concerne des perfectionnements appor- tés aux corps de vannes à diaphragme et aux procédés pour les fabri- quer Elle se rapporte en particulier à des corps de vannes à dia- phragme fabriqués par un procédé nouveau à partir d'éléments tubu* laires et plats, ainsi qu'à ce nouveau procédé lui-même.
Plusieurs types de vannes à diaphragme différents sont actuellement utilisés et le plus courant d'entre eux est probablement une vanne dont le corps comporte un passage d'écoulement barré par un seuil transversal surélevé qui se dresse depuis un coté du passage vers une ouverture à diaphragme située de l'autre coté du passage. Cette ouverture est pourvue d'une bride qui l'entoure et qui s'étend vers l'extérieur depuis son axe, la surface de cette
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bride étant située dans un plan parallèle à l'axe du passage et le pourtour d'un diaphragme pouvant être pincé contre cette bride par l'extrémité d'un chapeau contenant le mécanisme d'actionnement.
Les extrémités du seuil se fondent dans cette bride et sa partie médiane est rendue concave de sorte que, lorsque le centre du diaphragme (qui a une forme renflée et qui couvre l'ouverture à diaphragme) est étendu en direction du seuil par le mécanisme d'actionnement, il attaque la surface du seuil et coupe de façon étanche l'écoule- ment par-dessus le seuil d'un bout à l'autre du passage. Au contrai- re, lorsque le centre du diaphragme est rétracté ou écarté du siège par le mécanisme d'actionnement, il permet un écoulement entre le seuil et le diaphragme, d'un bout à l'autre du passage.
Un autre type de vanne à diaphragme qui a eu du succès est celui dans lequel le seuil a été entièrement ou en substance entièrement éliminé de sorte que le passage ne présente plus de dis- continuités. Cette particularité nécessite un diaphragme comportant une partie centrale beaucoup plus profondément renflée que le dia- phragme des vannes à seuil surélevé de façon qu'il puisse s'étendre complètement en travers du passage pour attaquer le siège et obturer la valve. Sauf ces modifications, la construction est cependant en substance identique à celle de la Vanne à diaphragme du type à seuil surélevé.
Presque sans exception, les corps de vanne à diaphragme métalliques vendus autrefois étaient coulés au sable, par exemple en fonte grise, bronze ou acier. Mais ces corps de vanne métalli- ques coulés présentent plusieurs inconvénients graves. Premièrement, les métaux coulés au sable tendent à être poreux parfois au point que des cavités et des défauts analogues apparaissent sur les sur- faces intérieures du passage d'écoulement, ces cavités devant être par la suite remplies à la main de métal de soudure puis meu- lées à la main pour former une surface lisse.
De même, même lors* que ces surfaces semblent être lisses et exemptes de cavités, elle$ sont néanmoins encore suffisamment porsuses pour ne pas recevoir de
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façon satisfaisante les fourrures en verre dont il faut souvent garnir les passages des corps de vanne à diaphragme métalliques.
De plus, les corps de vannemétalliques coulés sont relativement épais et lourds pour faciliter la coulée et résister aux pressions de fluide et à la déformation causée par le passage du pourtour du diaphragme*
La présente invention écarte ces difficultés en prévoyant un corps de vanne à diaphragme en substance de même forme que les corps métalliques coulés mais fabriqué à partir d'éléments métal- liques laminés, forgés ou usinés du commerce. L'invention com- prend également le procédé utilisé pour fabriquer ces éléments et les assembler.
Ainsi, suivant une particularité de l'invention, un corps de vanne à diaphragme comporte un passage d'écoulement qui le tram verse de part en part, une ouverture à diaphragme d'un cote du pas. sage, une surface de bride entourant l'ouverture et une plaque de serrage de diaphragme fixée à la bride, l'ouverture à diaphragme de la plaque ôtant en substance coaxiale par rapport à l'ouverture délimitée par la bride, caractérisé en ce que la relation existant entre la largeur de le bride et la dimension de l'ouverture à dia- phragrae de la plaque de serrage est telle que le bord intérieur de la .laque de serrage (qui délimite l'ouverture de cette plaque) ne coïncide pas avec le bord intérieur correspondant de la bride, maie laisse à découvert une lisière intérieure de la bride,
des moyens étant prévus entre cette surface exposée et la plaque de serrage pour fixer la plaque à la bride.
L'invention a aussi pour objet un procédé pour fabriquer un corps de Vanne à diaphragme, caractérisé en ce qu'on dilate une partie d'un corps cylindrique entre ses extrémités, on forme dans un côté de la partie dilatée une ouverture entourée par des bords de l'organe cylindrique délimitant une bride plane entourant l'ouver- ture, on forme dans une plaque une ouverture de forme correspondant en substance à l'ouverture de l'organe cylindrique mais de dimension
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inférieure, on superpose laplaque sur la bride de telle façon que les deux ouvertures soient en substance coaxialement en ligne, la plaque ne surplombant qu'unie lisière extérieure de la bride et laissant à découvert une lisière intérieure,
et on réunit la plaque à la bride par des moyens en prise avec la partie à découvert de la bride et le bord intérieur de l'ouverture de la plaque.
Pour bien faire comprendre l'invention ainsi que la façon de la mettre en oeuvre, on se référera ci-après aux dessins annexés, dans lesquels : i les Figs. l à 5 sont des vues en perspective montrant un bout de tuyau à différents stades de sa transformation., suivant une application du procédé de la présente invention, en un type d'arti- cle de l'invention; la Fie. 6 montre un' corps de vanne à diaphragme achever la Fig. 7 est une coupe en élévation de côté montrant l'équipement au moyen duquel le bout de tuyau est déformé comme sur la Fig. 2;
la Fig.8 est une vue en plan suivant la ligne 8-8 de la Fig. 9, montrant le bout de tuyau de la forme de la Fi. 2 placé dans les matrices de formage qui produisent la forme de la Fig. 3; la Fig. 9 est une vue en élévation de côté des matrices de formage de la Fig. 8, en position ouverte; la Fig. 10 représente les matrices de la Fige 9 en position fermée; la Fig, 11 est une vue en perspective d'une matrice supé- rieure du jeu des Figs. 8, 9 et 10; la Fig. 12 est une vue en perspective d'une matrice supé- rieurs du jeu des Figs. 13 et 14;
les Figs. 13 et 14 sont des vues correspondant aux Figs. 9 et 10 mais montrent un autre jeu de matrices de formage qui donnent au bout de tuyau la forme représentée sur la Fig. 4; la Fig. 15 est une vue en perspective montrant la forme de la Fig, 4 usinée au tour suivant une application du procédé de
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l'invention; la Fig, 16 est une vue en perspective montrant la forait du bout de tuyau usiné de la façon indiquée sur la Fig. 15; la Fig, 17 est une vue en perspective montrant la forme du bout de tuyau de la Fig. 16 à nouveau usiné dans un autre tour suivant une application du procédé de la présente invention; la Fig. 18 est une vue un perspective d'une plaque de serrage qui, lorsqu'elle est réunie au bout de tuyau, complète le corps de la vanne;
la Fig. 19 est une vue en élévation de côté en partie en coupe montrant le bout de tuyau de la Fig. 5 et la plaque de la Fig. 18 maintenus ensemble dans un appareil monté sur une soudeuse automatique et soudés automatiquement ensemble; la Fig. 20 est une vue en élévation d'extrémité en partie en coupe suivant la ligne 20-20 de la Fig. 19; la Fig. 21 est une vue en perspective d'une partie de l'appareil de retenue représenté sur les Figs. 19 et 20; la Fig. 22 est une vue en perspective, en partie en coupe) montrant la soudure appliquée par l'équipement de soudage automati- que ainsi que, dans certaines régions, la façon dont cette soudure a été usinée pour produire la forme finale;
la Fig. 23 est une vue en élévation de c8té en coupe de natrices utilisées pour former des corps de vanne à passage direct à partir de bouts de tuyau; la Fig. 24 est une vue semblable à la Fig. 23 mais montre un bout de tuyau dans la matrice, du métal de Woods dans le bout de tuyau et des éléments presjeurs susceptibles de coopérer avec les extrémités du bout de tuyau; la Fig. 25 est une vue semblable à la Fig. 24 mais montre les éléments presseurs coopérant pour créer une pression intérieure dans le métal de Woods afin de repousser Ion parois du bout de tuyau contre les surfaces des matrices; la Fige 26 est une vue en perspective du bout de tuyau
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résultant de la Fig. 25; ;
la Fig.27 est une,vue semblable à la Fig. 26 montrant le bout de tuyau après une opération d'usinage; la Pigé 28 est une vue semblable à la Fig. 27 mais en partie en coupe montrant comment une plaque de serrage est soudât au bout de tuyau pour achever le corps de vanne à passage directe et, la Fig. 29 est une vue en perspective d'une fraise que l'on peut utiliser pour parachever la soudure et tout le siège dU diaphragme.
Dans les dessina, les Fige* 1 à 5, 16, 18 et 22 montrent les différentes formes d'un bout de tuyau et d'une plaque de serrage pendant leur préparation suivant une forme d'exécution du procédé de la présente invention. La Fig. 6 montre une forme d'exécution d' un corps de vanne à diaphragme fini. La Fig. 1 montre un bout de tuyau 10, par exemple un bout de tuyau en acier au carbone ni$ 80 de 2 pouce de diamètre intérieur (5 cm) et d'environ 10,25 pouces de longueur (26 cm); comme forme de départ.
La Fig. 2 montre la forme du bout de tuyau 10 après qu'il ait été chauffé à une température d'environ 1200 F (649 C), pressé au moyen du dispositif représenté sur la Fig. 7 puis usiné pour for- mer une ouverture 12. Ce dispositif de pressage comprend des matrices opposées 14 et 16 qui sont fixées aux parties 18 et 20 d'une pressé respectivement et qui comportent des parties femelles ou douilles 22 et 24 destinées à recevoir les extrémités 26 et 28 du bout de tuyau 10.
La fermeture de la presse (par exemple en déplaçant la partie supérieure 18 dans le sens de la flèche 30 tout en maintenant la partie inférieure 20 immobile) déforme la partie médiane 32 du bout de tuyau radialement vers l'extérieur de tous cotés, lui donnant la forme représentée sur les Fige* 2 et 7. Un noyau axial central 34 fixé à la matrice inférieure 16 par un boulon 36 sort de butée pour limiter la fermeture des parties de la presse en attaquant le fond 38 de la douille 22,
L'ouverture 12 est usinée en substance au milieu de la
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partie médiane déformée ou renflée 32 par une machine-outil rotative taillant dans un coté du bout de tuyau un cercle d'environ 1 pouce de rayon (2,5 cm)
centré sur un axe 39 perpendiculaire à l'axe 40 du bout de tuyau et situé à une distance 41 d'environ 1 3/8 pouce (0,5 cm) de ce dernier.
La Fige 3 montre la forme du bout de tuyau 10 après qu'il ait été réchauffé à la même température 4ue précédemment (environ
1200 F ou 649 C) et conformé au moyen du dispositif représenté sur ! les Fige. 8, 9 et 10.
'Ce dispositif comprend des matrices opposées 37 et 38 montres entre deux parties 39 et 40 d'une seconde presse et fixées à celle-ci par des boulons 39a et 40a. Comme sur la Fig. 7, la partie inférieure 40 de la presse est de préférence immobile et la partie supérieure 39 est verticalement mobile et peut être rappro- chée et écartée de la partie inférieure, quoique la partie inférieu- re puisse évidemment être mobile et la partie supérieure fixe ou les deux parties peuvent être mobiles, si on le désire.
Un socle 43 est fixé à la surface horizontale orientée vers le haut 42 de la partie inférieure de la presse et comporte une plaque verticale ou mandrifct 44 servant à façonner le seuil de la vanne et se dressant sur le mi- lieu du socle, les extrémités inférieures de quatre tiges de guida- ge verticales 45 étant montées sur ce socle. Les parties supérieures de ces tiges de guidage coulissent dans des buselures de guidage 46 fixées dans des ouvertures verticalement alignées 47 dans une pla- te-forme horizontale et verticalement mobile 48. Les extrémités supé- fleures de ces tiges de guidage 45 traversent la plate-forme 48 et les buselures 46 et sont pourvues d'écrous de retenue 49.
Cette pla- te-forme est normalement espacée au-dessus du socle 43 par des res- sorts de compression 50 qui entourent les tiges de guidage et dont les extrémités inférieures sont reçues dans des évidements 51 mena-* gés dans le socle 43. Une grande ouverture 52 est ménagée au milieu de la plate-forme mobile 48 pour livrer passage au mandrin 44 servante à former les seuils de sorte que la plate-forme descend librement
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autour de cette plaque lorsqu'elle est deplacee en direction au so- cle 43 de la façon décrite ci-après.
Deux berceaux alignée 56 sont fixés à la surface Supérieure 54 de la plate-forme par des boulons 55 située de part et d'autre de l'ouverture 52 et peuvent recevoir les extrémités 26 et 28 du bout de tuyau 10 de la Fig. 2. Plus particulièrement, ces berceaux coin- portent dés logements courbes 57 présentant des parois d'extrémité ou des lèvres peu élevées 58 à leurs extrémités opposées 59 et 60.
Ces lèvres s'étendent radialement vers l'intérieur sur une distance inférieure à l'épaisseur du bout do tuyau de sorte qu'elle ne mas- quent pas les ouvertures d'extrémité des bouts de tuyau mais servent à maintenir le bout de tuyau sur la plate-forme 48 de telle façon que sapartie médiane renflée ou déformée 32 soit située juste au-dessus du mandrin 44 servant à former le seuil de la vanne.
Une applique verticale 61 est prévue au delà de l'extrémité de chaque berceau 56 et en ligne avec ce dernier et peut être venue d'une pièce avec le berceau, cette applique comportant une ou- verture 62 servant à guider horizontalement le plongeur coulissant 63. Lorsque ce plongeur est poussé vers l'intérieur par rapport à la plate-forme d'une façon décrite ci-après, il pénètre dans une ouverture d'extrémité d'un bout de tuyau reposant sur les berceaux.
Ces plongeurs sont destinés à coopérer avec les berceaux 56 pour empêcher les extrémités du bout de tuyau de se déformer pendant le formage du seuil et, en particulier, pour maintenir les extrémités du bout de tuyau alignées pendant ce formage.
Des ressorts 64 entourent les parties des plongeurs qui s'étendent vers l'extérieur depuis les appliques 61 et réagissent entré ces appliques et des épaulements 66 prévus sur les plongeurs* Cela étant, les ressorts sollicitent les plongeurs dans un sens S'écartant du bout de tuyau. Cependant,les extrémités des plongeurs comportent des surfaces 67 qui attaquent des cames 70 fixées au socle 43 et ces cames sont façonnées de façon que lorsque la plate-forme 48 @
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est descendue contre la force des ressorts 50,
les plongeurs 62 noient poussés vers l'intérieur contre la torve des ressorts 64 et introduits dans les extrémités 36 et 28 du bout de tuyau 10. Les ca- mes 70 sont de préférence disposées de façon que tout ce mouvement vers l'intérieur des plongeurs soit achevé avant que le mandrin 44 attaque le dessous du bout de tuyau 10 pour y former le seuil. Par la suite, les surfaces d'extrémité 67 des plongeurs glissent simple- ment le long des surfaces de came verticales 68, maintenant les plon- geurs dans le bout de tuyau pendant le formage du seuil.
La matrice supérieure 37 est de préférence faite d'un blot métallique 74 et comporte deux berceaux supérieurs alignés 76 claire- ment représentés sur la Fig. 11. Plus particulièrement, ces berceaux comprennent deux évidements courbes alignés 77 qui sont situés direc- tement au-dessus des évidements correspondants 57 des berceaux infé- rieurs 56. Cela étant, lorsque la partie supérieure 39 de la pressé est descendue, les extrémités du bout de tuyau sont enserrées et fermement maintenues par les évidements des berceaux supé- rieurs et inférieurs.
Aux extrémités intérieures 78 des berceaux supérieurs, le bloc 74 est usiné de manière à contenir et à façonner les parties 80 du bout de tuyau qui sont pressées contre ce bloc pendant le formage du seuil. Voir Fig. 3. Ces parties sont surtout celles qui entourent l'ouverture 12 du bout de tuyau. L'objectif est de former ces parties 80 de telle façon qu'un usinage ultérieur (que l'on décrira oi- après) élargisse cette ouverture 12 et forme une bride de forme par- ticulière tout autour.
Le dispositif des Fige. 8, 9 et 10 fonctionne de la façon suivantes on place un bout de tuyau chauffé 10 semblable à celui représenté sur la Fige 2 dans les berceaux 56, avec son ouverture 12 orientée vers le haut. La partie supérieure 39 de la presse est dans la position représentée sur la Fig. 9 dans laquelle on dispose de suffisamment de place entre les matrices 37 et 38 pour charger le bout de tuyau chauffé sur les berceaux 56. Lorsque la partie supérieure
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39 de la presse est alors descendue, les évidements 77 des berceaux
76 sont dt abord amenas en contact avec les extrémités 26 et 28 du bout de tuyau et serrent fermement ces extrémités contre les évide- ments 57 des berceaux inférieurs 56.
La partie supérieure 39 de la presse, en continuant à descendre, repousse alors la plate-forme 48 vers le bas à la suite de quoi les cames 80 déplacent les plongeurs @63 vers l'intérieur, dans les ouvertures du bout de tuyau de la façon décrite plus haut, et cette descente qui se poursuit a pour effet d'amener la partie médiane déformée du bout de tuyau sur le mandrin fixe 44 servant à former le seuil. Cette partie renflée est ainsi repoussée vers lebaut jusqu'à ce que des butées 82 sur le socle 43 attaquent la plate-forme 48 et empêchent la presse de se fermer davantage. En ce point, le bout de tuyau a une forme telle que repré- sentée sur la Fig. 3.
Le bout de tuyau de la Fig. 3 est ensuite enlevé des ber- ceaux 56 des matrices inférieures et est réchauffé approximativement à la même température de 1200 F (649 C) après quoi il est placé dans un autre jeu de matrices représentées sur les Fies. 12, 13 et 14.
Cet autre jeu de matrices est en substance identique à celui représen té sur les Figs. 8, 9 et 10 et 11, sauf que la matrice supérieure 84 comporte, en plus des évidements 88 des berceaux, une nervure ser- vant à former le seuil 90. Voir Fig. 12. La matrice inférieure peut être identique à celle représentée sur les Figs. 9 et 10 et porte d' ailleurs les mêmes chiffres de référence.
La nervure 90 dans la matrice supérieure 84 sert à donner au milieu de la surface supérieure 92 du seuil sa forme finale vou- lue. (Fig.4). Il n'est pas possible d'attaquer cette surface du seuil avant que l'ouverture 12 ait été élargie par les outils des Figs. 8, 9, 10 et 11. Cependant, une fois que cette ouverture est élargie comme le montre la Fig. 3, la surface 92 du seuil peut être atta- quée et, en même teaps, les partie. 96 de la matrice qui attaquent les parties 80 du bout de tuyau'autour de l'ouverture 12 ont une forme qui a pour effet de préparer finalement l'ouverture 12. La Fig.
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4 montre la forme du bout de tuyau après quil a été travaillé au moyen des outils représentés sur les Figs. 12, 13 et 14.
Le bout de tuyau de la Fig. 4 est ensuite usiné pour agrandir l'ouverture 12 et fermer une bride 98 tout autour qui est située dans un plan 100 parallèle à l'axe 40 du bout de tuyau et perpendiculaire à l'axe 102 de l'ouverture. Cette bride 98 peut être réalisée par l'une quelconque d'un certain nombre d'opérations d'usi- nage bien connues. Par exemple, le bout de tuyau de la Fig. 4 peut être fraisé. Cependant, on profère utiliser un tour 104 comme le
Montra la Fig. 15 dans laquelle le bout de tuyau est monté sur un plateau 106 pour tourner autour de l'axe 102 de l'ouverture 12.
L'outil de coupe 108 est monté sur le porte-outil habituel 110 qui peut être rapproché de la pièce à usiner le long de l'axe 102 et qui comporte un arrêt réglable 111 qui vient buter contre une sail- lie 112. Ce porte-outil peut également être déplace dans un sens 92 perpecdiculaire à l'axe 102 et, grâce à ce mouvement, il est initialement réglé de telle façon que l'outil de coupe soit situé à une distance suffisante de l'axe 102 pour être hors de contact d'avec la pièce à usiner. Le lorte-outil est ensuite déplacé dans le sens de la flèche 92 pour entraîner l'outil 108 dans la pièce à usi- ner vers l'axe 102.
Ce déplacement vers l'intérieur de l'outil 108 se poursuit jusqu'à ce que la bride 98 ainsi taillée ait une lar- geur substantielle. Il n'est pas nécessaire ou souhaitable de couper entièrement* les extrémités 113 du seuil qui s'étendent au delà du niveau de cett bride. La surface 98 de la bride est suffisamment lar- ge pour la soudure (qui sera décrite ultérieurement) si on taille suffisamment les extrémités du seuil pour permettre à la matière de soudure de pénétrer, et en outre, en laissant autant que possible les extrémité? saillantes du seuil, on diminue la matière d'apport ou la soudure nécessaire pour amener la surface du seuil à se fon- dre dans la bride de serrar.e du diaphragme. La Fie. 16 montre l'as- pect du bout de tuyau après l'opération représentée sur la Fig. 15.
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La Fig. 17 montre également en substance schématiquement , comment le diamètre intérieur de l'ouverture 12 du bout de tuyau est taillé lorsque la surface de la bride 98 est achevée. Dans ce ce- ci on utilise à nouveau un tour 114 dans lequel la pièce à usinai* est fixée dans le plateau 116 de la façon habituelle, Par exemple deux mâchoires op@osées 118 attaquent les extrémités du bout de tuyau et les deux autres Mâchoires 120 attaquent les côtés opposée d'une nervure de renforcement 122 soudée au-dessous du bout de tuyau.
Le bout de tuyau est ainsi maintenu en place de sorte que l'axe 102 de l'ouverture à diaphragme 12 coïncide avec laxe de rotation du plateau 116.
L'outil de coupe 124 sur la Fig. 17 avance dans l'ouver- ture 12 au delà du plan de la bride 98 et forme la paroi intérieure cylindrique 125 en substance parallèlement à l'axe 102. L'avancement de l'outil 124 dans l'ouverture est déterminé par l'épaisseur de la matière qui s'étend vers l'intérieur depuis les bords de l'ouver- ture après usinage de la surface 98 de la bride. Cette épaisseur est habituellementmaximum aux points opposés 126 les plus éloignée des extraites du seuil et, à mesure qu'on s'approche des extrémités du seuil depuis cep points 126, cette épaisseur diminue et disparaît en fait aux points 128 adjacents aux cotés des extrémités du seuil.
Pour empêcher l'outil de coupe 124 de tailler dans ces extrémités du seuil lorsque le bout de tuyau à usiner tourner, le chariot porte-outil 130, sollicité en direction du mandrin 116 par un ressort 132, est maintenu à la profondeur appropriée pour la coupe décrite plus haut par un suiveur de came 134 fixé aU chai riot 130 et roulant sur une surface de came 136 montée sur la partie périphérique 138 de la face 140 du plateau.
Des points surélevés 142 sur la surface de came coïnci- dant avec le bout de tuyau obligent l'outil 124 à sortir de l'ouver- ture 12 et à laisser passer chaque extrémité du seuil puis à rentrer dans l'ouverture de l'autre côté de cette extrémité du seuil.
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La Fig. 5 montre l'aspect du bout du tuyau après l'opération' représentée sur la Fig. 16.
La phase suivante dans la fabrication de cette forme d'exé- cution de la présente invention consiste à souder ensemble le bout de tuyau de la Fig. 5 et une plaque de serrage de diaphragme 144 telle que représentée sur la Fig. 18. Cette plaque comporte deux surfa- ces opposées parallèles et en substance planes 146 et 148 et une péri phérie plus ou moins rectangulaire. Des trous de boulons 150 sont mé- nages dans les coins ainsi qu'une grande ouverture à diaphragme circu- laire centrale 15 qui comporte des côtés en substance cylindriques 154 égalisés à leur jonction 156 avec la surface 144.
Les Figs. 19, 20 et 21 représentent une soudeuse automatique servant à souder ces cotés 154 à la surface 98 de la bride du bout de tuyau. Plus particulièrement, la Fig. 19 représente une table de support 158 montée sur un socle fixe (non représenté) de manière à tourner autour d'un axe incliné 160. Cette rotation est réalisée par un mécanisme à moteur qui n'est pas représenté mais qui est bien connu des spécialistes.
La surface 162 de la table est pourvue d'un appareil 164 servant à maintenir le bout de tuyau et la plaque de serrage dans leurs positions relatives appropriées pendant l'opération de soudure Cet appareil comprend deux dispositifs de serrage à vérin opposés 166- qui comportent chacun un cylindre hydraulique 167 entraînent une tige de piston 168 guidée dans un palier intermédiaire 170 et portant sur son extrémité un patin de serrage 172 susceptible d'attaquer la nervure 122 du bout de tuyau.
Lorsque du fluide sous pression est introduit dans les vérins 167 à des fins de serrage, le nervure 122 est fermement saisie entre les patins 172 et dans une position par rapport à la table telle que l'axe 102 de l'ouverture 12 du bout de tuyau coïncide avec l'axe 160 de la table. L'alignement du bout de tuyau perpendicu- lairement aux tiges de piston 167 est réalisé par l'entaille en V 173 et par des butées 174 sur la table.
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Des tiges 176 qui se dressent sur la table 158 traversent les trous de boulon 150 de la plaque de serrage et alignent ainsi l'axe de l'ouverture 152 de la plaque avec l'axe 160 de la table.
Des pinces 178 avec des surfaces inclinées 180 attaquant la plaque, montées à pivot sur des consoles verticales 181 sont fixées aux tiges de piston 168 de sorte que lorsque ces tiges sont déplacées pour serrer la nervure de renforcement 122, des ressorts 182 sollicitent les surfaces de serrage 180 contre la plaque de serrage 146 et la pressent à leur tour contre la surface 98 de la bride du bout de tuyau. Le résultat est que le bout de tuyau et la plaque sont main- tenus assemblas avec une partie 98a de la surface de la bride 98 qui s'étend vers l'intérieur par rapport aux cotés 154 de l'ouver- ture 152 de la plaque de serrage.
L'axe 160 de la table est incliné comme le montre le des- sin de sorte que l'équipage de soudure 184 qui s'étend vers le bas depuis la tête surélevée fixe 186 est présenté en substance verti- calement et centré dans la gorge en V formée d'un coté par la parti* 98a de la bride et de l'autre coté prr les cotés 154 de l'ouverture de la plaque de serrage. Comme la table tourne autour de l'axe 160, 1 équipage de soudure 184 est présenté à des parties successive de cette gorge en V jusqu'à et que toute l'ouverture ait été par- courue.
L'équipage de soudure 184 comprend des éléments tels que des baguettes de soudure, des conduites de fondant, etc.., que l'on trouve habituellement dans des soudeuses automatiques de ce genre. Les Fige. 19, 20 et 21 n'ont pas la prétention de représenter de façon précise un tel équipage qui est connu en soit
Comme il faut que les extrémités recourbées vers le haut du seuil se fondent dans la surface de la plaque 144, il peut être nécessaire de déposer une plus grande quantité de métal de soudure dans la gorge en V à ces endroits que partout ailleurs autour de l'ouverture.
Cette opération peut être réalisée par la suite en formant une autre soudure à ces endroits (par exemple une soudure
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à main) ou en ralentissant la rotation de la table 158 lorsque l'équipement de soudure 184 arrive d@@ la gorge à ces extrémités du seuil.
La soudure nécessite habituellement un certain moulage et un certain polissage pour obtenir le genre de surface requis pour la face du seuil et pour les côtés de l'ouverture à diaphrag- cite et, par conséquent, il est préférable qu'un léger excès de sou- dure soit présent en particulier dans la région des extrémités du seuils Cotte particularité est représentée sur la Fig. 22 qui montre fragmentairement l'excès de métal de soudure 187 qui peut être enlevé par meulage ou usinage à la main pour obtenir la forme représentée en 188.La Fig. 22 montre également fragmentairement comment la plaque et le bout de tuyau s'ajustent l'un sur l'autre avant soudure.
Dans l'opération de formage, les extrémités du bout de tuyau sont inévitablement déformées dans une certaine mesure et, par conséquent, le bout de tuyau est initialement un peu plus long que requis pour le produit final. Après formage, on coupe sim- plement l'excès de métal des extrémités pour obtenir la longueur finale requise. Ces extrémités peuvent être pourvues de brides ou dé bagues taraudées ou de gorges, suivant le type de raccordement particulier utilisé dans la tuyauterie. Ces éléments d'extrémité séparées peuvent être soudés sur le bout de tuyau ou y être usinés.
Quoiqu'on ait obtenu de très bons résultats en formant le bout de tuyau comme le montre le dessin et comme décrit plus haut, à savoir en appliquant une pression de matriçage sur les surfaces extérieures ou à découvert du bout de tuyau, l'invention envisage également d'utiliser d'autres techniques de formage pour obtenir la forme appropriée du bout de tuyau. Par exemple, une technique d'hydroformage convient particulièrement lorsque la Vanne àdia- phragme est du type à passage direct parce que dans ce cas, la matière du bout de tuyau est toujours refoulée vers l'extérieur pour former
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l'ouverture à diaphragme.
Les Figs. 23 à 25 montrent comment une matrice 190 peut être façonnée et utilisée pour faire transformer initialement un bout de tuyau en un corps de vanne à diaphragme à passage direct par hydroformage. La matrice est en deux parties i92 et 194 et déli- mite une cavité 196 ayant la forme des contours extérieure du bout de tuyau 198 représenté sur la Fige 26. Les deux moitiés de la matrice sont réunies et maintenues assemblées de n'importe quelle façon appropriée.
Un bout de tuyau droit chauffe (environ à 1200 F ou 649 C) est ensuite introduit dans la cavité 196, son extrémité inférieure 202 étant ajustée sur un bloc de centrage 204 et l'in- térieur du bout de tuyau est rempli d'une matière incompressible appropriée 206 telle que métal de Wood.
Un plongeur 208, qui s'ajuste étroitement dans l'extrémité supérieure 210 du bout de tuyau 200 est ensuite forcé vers le bas par un plongeur de presse 212 pour créer une forte pression dans le métal de Wood 206. L'extrémité inférieure des élément de matrice 192 et 194 et le bloc de centrage 204 reposent tous sur le socle 214 de la presse. Cette pression dilate les parois du bout de tuyau jusqu'à ce qu'elles épousent les Contours de la cavité 196 de la matrice. Les moitiés de la matrice sont ensuite séparées, le b6ut de tuyau formé est enlevé et le métal de Wood est évacué de la façon habituelle bien connue.
On obtient ainsi un bout de tuyau 198 façonné Comme le montre la Fig. 26. L'opercule 216 qui recouvre l'ouverture à dia- phragme est ensuite éliminé par usinage pour procurer un bout de tuyau 218 comme le montre la Fig. 27. La forme de la Fige 26 est telle et l'usinage est exécuté de telle façon qu'une bride plane 219 circulaire à son bord intérieur 220 subsiste, cette bride étant en, tièrement dans un seul plan et ne comportant aucune partie en sur- plomb au point 222 où elle rejoint les côtés des parois inclinées 224.
La Fig. 28 est identique à la Fig. 22 et montre (autour
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de la partie A de l'ouverture) comment une plaque 226 percée d'une ouverture cylindrique 228 est initialement soudée à la bride 219.
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L'ouverture 228 de la plaque est plus grande que l'ouvertur- à dia- phragme et son bord est donc décalé du bord intérieur 220 de la bride mais elle est légèrement plus petite que le bord extérieur 230 de le bride. Cela étant, la soudure 232 s'effectue entre les cotés 234 de l'ouverture 228 de la plaque de serrage et la partie annulaire inté rieure exposée 219a de la bride 219.
Cette soudure peut être exécutée automatiquement de la même façon représentée sur les Figs. 19, 20 et 21 et elle est en fait plus simple parce qu'il n'existe pas de seuil et que la soudure peut être uniforme dans sa totalité- De plus, puisque la vanne ne comporte pas de seuil, la soudure peut être ! parachevée (comme montré autour doit partie B de l'ouverture) au moyen d'un outil rotatif 236 semblable à celui représenté sur la Fig. 30. Cet outil peut être suffisamment long pour fraiser toute la surface de siège allant de la surface supérieure 238 de la plaque le long des côtés 224 jusqu'au fond du passage.
REVENDICATIONS.
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1. Corps de vanne à diaphragme comportant un passage d'écoulement qui le traverse de part en part, une ouverture à dia- phragme d'un coté du passage, une surface de bride entourant l'ou- verture et une plaque de serrage de diaphragme fixée à la bride de telle façon que l'ouverture à diaphragme de la plaque soit en
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substance coaxiale à l'ouverture délimitée par la bride, ca0t.
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Diaphragm valves and method of manufacturing them.
The present invention relates to improvements to diaphragm valve bodies and to the methods of manufacturing them. It relates in particular to diaphragm valve bodies produced by a novel process from tubular elements. and dishes, as well as to this new process itself.
Several different types of diaphragm valves are currently in use and the most common of them is probably a valve whose body has a flow passage blocked by a raised transverse threshold which rises from one side of the passage towards a diaphragm opening. located on the other side of the passage. This opening is provided with a flange which surrounds it and which extends outwards from its axis, the surface of this
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flange being located in a plane parallel to the axis of the passage and the periphery of a diaphragm which can be clamped against this flange by the end of a cap containing the actuating mechanism.
The ends of the threshold merge into this flange and its middle part is made concave so that when the center of the diaphragm (which has a bulging shape and which covers the diaphragm opening) is extended towards the threshold by the mechanism d When actuated, it attacks the surface of the threshold and seals off the flow over the threshold from one end of the passage to the other. On the contrary, when the center of the diaphragm is retracted or moved away from the seat by the actuation mechanism, it allows flow between the threshold and the diaphragm, throughout the passage.
Another successful type of diaphragm valve is one in which the threshold has been wholly or substantially wholly eliminated so that the passage is free from discontinuities. This feature requires a diaphragm having a central portion much deeper than the diaphragm of high threshold valves so that it can extend completely across the passage to engage the seat and seal the valve. With the exception of these modifications, however, the construction is substantially identical to that of the High Threshold Type Diaphragm Valve.
Almost without exception, the metal diaphragm valve bodies sold in the past were sand-cast, for example gray cast iron, bronze or steel. However, these cast metal valve bodies have several serious drawbacks. First, sand-cast metals tend to be porous at times to the point that cavities and similar defects appear on the interior surfaces of the flow passage, these cavities subsequently having to be filled by hand with weld metal and then. hand-ground to form a smooth surface.
Likewise, even when these surfaces appear to be smooth and free from cavities, they are nevertheless still sufficiently porous so as not to receive
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satisfactorily the glass furring which often has to be lined in the passages of metal diaphragm valve bodies.
In addition, the cast metal valve bodies are relatively thick and heavy to facilitate casting and resist fluid pressures and deformation caused by the passage of the perimeter of the diaphragm *
The present invention overcomes these difficulties by providing a diaphragm valve body substantially of the same shape as the cast metal bodies but made from commercially rolled, forged or machined metal elements. The invention also includes the process used to manufacture these elements and assemble them.
Thus, according to a particular feature of the invention, a diaphragm valve body comprises a flow passage which the tram pours right through, a diaphragm opening with one side of the pitch. sage, a flange surface surrounding the opening and a diaphragm clamping plate attached to the flange, the diaphragm opening of the plate substantially coaxial with the opening delimited by the flange, characterized in that the relationship between the width of the flange and the dimension of the diaphragm opening of the clamping plate is such that the inner edge of the clamping plate (which delimits the opening of this plate) does not coincide with the corresponding inner edge of the flange, but leaves an inner edge of the flange exposed,
means being provided between this exposed surface and the clamping plate for securing the plate to the flange.
The invention also relates to a method for manufacturing a diaphragm valve body, characterized in that one expands a part of a cylindrical body between its ends, an opening is formed in one side of the expanded part surrounded by edges of the cylindrical member delimiting a flat flange surrounding the opening, an opening is formed in a plate with a shape corresponding in substance to the opening of the cylindrical member but of dimension
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lower, the plate is superimposed on the flange in such a way that the two openings are substantially coaxially in line, the plate only overhanging a single outer edge of the flange and leaving an inner edge uncovered,
and joining the plate to the flange by means engaging the exposed portion of the flange and the inner edge of the opening of the plate.
In order to make the invention fully understood as well as the way of implementing it, reference will be made below to the appended drawings, in which: FIGS. 1-5 are perspective views showing a piece of pipe at different stages of its transformation, by application of the process of the present invention, into one type of article of the invention; the Fie. 6 shows a diaphragm valve body completing FIG. 7 is a side elevational section showing the equipment by means of which the pipe end is deformed as in FIG. 2;
Fig. 8 is a plan view taken along line 8-8 of Fig. 9, showing the end of pipe in the form of Fi. 2 placed in the forming dies which produce the shape of FIG. 3; Fig. 9 is a side elevational view of the forming dies of FIG. 8, in the open position; Fig. 10 shows the dies of Fig. 9 in the closed position; Fig. 11 is a perspective view of an upper die of the set of Figs. 8, 9 and 10; Fig. 12 is a perspective view of an upper die of the set of Figs. 13 and 14;
Figs. 13 and 14 are views corresponding to Figs. 9 and 10 but show another set of forming dies which give the pipe end the shape shown in FIG. 4; Fig. 15 is a perspective view showing the shape of Fig, 4 machined on a lathe following an application of the
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invention; Fig, 16 is a perspective view showing the bore of the end of pipe machined as shown in Fig. 15; Fig, 17 is a perspective view showing the shape of the pipe end of Fig. 16 again machined in another lathe according to an application of the method of the present invention; Fig. 18 is a perspective view of a clamping plate which, when joined to the end of the pipe, completes the valve body;
Fig. 19 is a side elevational view, partly in section, showing the end of pipe of FIG. 5 and the plate of FIG. 18 held together in an apparatus mounted on an automatic welder and automatically welded together; Fig. 20 is an end elevational view partially in section taken along line 20-20 of FIG. 19; Fig. 21 is a perspective view of part of the retainer shown in Figs. 19 and 20; Fig. 22 is a perspective view, partly in section) showing the weld applied by the automatic welding equipment as well as, in some areas, how this weld has been machined to produce the final shape;
Fig. 23 is a cross-sectional side elevational view of swimmers used to form through valve bodies from pipe ends; Fig. 24 is a view similar to FIG. 23 but shows a pipe end in the die, Woods metal in the pipe end and pressure elements which may cooperate with the ends of the pipe end; Fig. 25 is a view similar to FIG. 24 but shows the presser elements cooperating to create internal pressure in the Woods metal to push the walls of the pipe end against the surfaces of the dies; Fig. 26 is a perspective view of the end of the pipe
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resulting from FIG. 25; ;
Fig. 27 is a view similar to Fig. 26 showing the end of the pipe after a machining operation; the Pige 28 is a view similar to FIG. 27 but partly in section showing how a clamping plate is welded to the end of the pipe to complete the through valve body and, FIG. 29 is a perspective view of a cutter which can be used to complete the weld and the entire diaphragm seat.
In the drawings, Figures 1 to 5, 16, 18 and 22 show the different shapes of a pipe end and a clamping plate during their preparation according to one embodiment of the method of the present invention. Fig. 6 shows an embodiment of a finished diaphragm valve body. Fig. 1 shows a piece of pipe 10, for example a piece of carbon steel pipe n $ 80 2 inches in inside diameter (5 cm) and about 10.25 inches in length (26 cm); as a starting form.
Fig. 2 shows the shape of the end of pipe 10 after it has been heated to a temperature of about 1200 F (649 C), pressed by means of the device shown in FIG. 7 then machined to form an opening 12. This pressing device comprises opposing dies 14 and 16 which are fixed to the parts 18 and 20 of a press, respectively and which include female parts or bushings 22 and 24 intended to receive the dies. ends 26 and 28 of the end of pipe 10.
Closing the press (for example by moving the upper part 18 in the direction of arrow 30 while keeping the lower part 20 stationary) deforms the middle part 32 of the end of the pipe radially outward from all sides, giving it the shape shown in Figs * 2 and 7. A central axial core 34 fixed to the lower die 16 by a bolt 36 comes out of its abutment to limit the closing of the parts of the press by attacking the bottom 38 of the sleeve 22,
The opening 12 is machined substantially in the middle of the
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middle portion deformed or bulged 32 by a rotary machine tool cutting in one side of the pipe end a circle of approximately 1 inch radius (2.5 cm)
centered on an axis 39 perpendicular to the axis 40 of the end of pipe and located at a distance 41 of about 1 3/8 inch (0.5 cm) therefrom.
Fig 3 shows the shape of the end of pipe 10 after it has been warmed to the same temperature 4 as previously (approx.
1200 F or 649 C) and conformed by means of the device shown in! the Freezes. 8, 9 and 10.
This device comprises opposing dies 37 and 38 between two parts 39 and 40 of a second press and fixed thereto by bolts 39a and 40a. As in Fig. 7, the lower part 40 of the press is preferably stationary and the upper part 39 is vertically movable and can be brought together and moved away from the lower part, although the lower part can obviously be movable and the upper part fixed or the two parts can be movable, if desired.
A pedestal 43 is attached to the upward facing horizontal surface 42 of the bottom of the press and has a vertical plate or mandrifct 44 serving to shape the valve threshold and standing on the middle of the pedestal, the ends lower of four vertical guide rods 45 being mounted on this base. The upper parts of these guide rods slide in guide nozzles 46 fixed in vertically aligned openings 47 in a horizontal and vertically movable platform 48. The upper ends of these guide rods 45 pass through the platform. form 48 and the nozzles 46 and are provided with retaining nuts 49.
This platform is normally spaced above the pedestal 43 by compression springs 50 which surround the guide rods and whose lower ends are received in recesses 51 provided in the pedestal 43. A large opening 52 is provided in the middle of the mobile platform 48 to allow passage for the mandrel 44 serving to form the thresholds so that the platform descends freely
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around this plate as it is moved toward the base 43 in the manner described below.
Two aligned cradles 56 are attached to the upper surface 54 of the platform by bolts 55 located on either side of the opening 52 and can receive the ends 26 and 28 of the pipe end 10 of FIG. 2. More particularly, these wedge-shaped cradles bear curved housings 57 having low end walls or lips 58 at their opposite ends 59 and 60.
These lips extend radially inward a distance less than the thickness of the end of the pipe so that they do not obscure the end openings of the ends of the pipe but serve to hold the end of the pipe on. the platform 48 such that its swelling or deformed middle part 32 is located just above the mandrel 44 serving to form the threshold of the valve.
A vertical bracket 61 is provided beyond the end of each cradle 56 and in line with the latter and may come integrally with the cradle, this bracket comprising an opening 62 serving to horizontally guide the sliding plunger 63. When this plunger is pushed inward with respect to the platform in a manner described below, it enters an end opening of a piece of pipe resting on the cradles.
These plungers are intended to cooperate with the cradles 56 to prevent the ends of the end of pipe from deforming during forming of the threshold and, in particular, to keep the ends of the end of pipe aligned during this forming.
Springs 64 surround the portions of the plungers which extend outwardly from the brackets 61 and react between these brackets and shoulders 66 provided on the plungers * However, the springs urge the plungers in a direction away from the end of pipe. However, the ends of the plungers have surfaces 67 which engage cams 70 attached to the base 43 and these cams are shaped so that when the platform 48 @
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descended against the force of the springs 50,
the plungers 62 sink inwardly against the torve of the springs 64 and introduced into the ends 36 and 28 of the end of pipe 10. The cams 70 are preferably arranged so that all this inward movement of the plungers is completed before the mandrel 44 engages the underside of the pipe end 10 to form the threshold therein. Thereafter, the end surfaces 67 of the plungers simply slide along the vertical cam surfaces 68, holding the plungers in the end of pipe during the forming of the threshold.
The upper die 37 is preferably made of a metal blot 74 and has two aligned upper cradles 76 clearly shown in FIG. 11. More particularly, these cradles comprise two aligned curved recesses 77 which are located directly above the corresponding recesses 57 of the lower cradles 56. However, when the upper part 39 of the press is lowered, the ends of the press end of pipe are clamped and firmly held by the recesses of the upper and lower cradles.
At the inner ends 78 of the upper cradles, the block 74 is machined to contain and shape the portions 80 of the end of pipe which are pressed against this block during the forming of the threshold. See Fig. 3. These parts are especially those which surround the opening 12 of the end of the pipe. The objective is to form these parts 80 in such a way that subsequent machining (which will be described later) widens this opening 12 and forms a particularly shaped flange all around.
The Fige device. 8, 9 and 10 operates in the following manner: placing a piece of heated pipe 10 similar to that shown in Fig. 2 in the cradles 56, with its opening 12 facing upwards. The upper part 39 of the press is in the position shown in FIG. 9 in which there is sufficient space between the dies 37 and 38 to load the end of the heated pipe on the cradles 56. When the upper part
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39 of the press is then lowered, the recesses 77 of the cradles
76 are first brought into contact with the ends 26 and 28 of the pipe end and firmly clamp these ends against the recesses 57 of the lower cradles 56.
The upper part 39 of the press, continuing to descend, then pushes the platform 48 downwards whereupon the cams 80 move the plungers @ 63 inwards, into the openings in the end of the pipe of the press. manner described above, and this continuing descent has the effect of bringing the deformed middle part of the end of the pipe onto the fixed mandrel 44 serving to form the threshold. This swollen part is thus pushed back towards lebaut until stops 82 on the base 43 attack the platform 48 and prevent the press from closing further. At this point, the end of the pipe has a shape as shown in FIG. 3.
The end of the pipe in FIG. 3 is then removed from the cradles 56 of the lower dies and is warmed to approximately the same temperature of 1200 F (649 C) after which it is placed in another set of dies shown on the Fies. 12, 13 and 14.
This other set of dies is substantially identical to that shown in Figs. 8, 9 and 10 and 11, except that the upper die 84 comprises, in addition to the recesses 88 of the cradles, a rib serving to form the threshold 90. See FIG. 12. The lower die may be the same as that shown in Figs. 9 and 10 and moreover bear the same reference numbers.
The rib 90 in the upper die 84 serves to give the middle of the upper surface 92 of the threshold to its intended final shape. (Fig. 4). It is not possible to attack this surface of the threshold before the opening 12 has been widened by the tools of FIGS. 8, 9, 10 and 11. However, once this opening is widened as shown in FIG. 3, the surface 92 of the threshold can be attacked and, at the same time, the parts. 96 of the die which engages the portions 80 of the end of the pipe around the opening 12 have a shape which ultimately prepares the opening 12. FIG.
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4 shows the shape of the pipe end after it has been worked by means of the tools shown in Figs. 12, 13 and 14.
The end of the pipe in FIG. 4 is then machined to enlarge the opening 12 and close a flange 98 all around which is located in a plane 100 parallel to the axis 40 of the end of pipe and perpendicular to the axis 102 of the opening. This flange 98 can be made by any of a number of well known machining operations. For example, the end of pipe of FIG. 4 can be milled. However, we use a 104 turn like the
Show in Fig. 15 in which the end of pipe is mounted on a plate 106 to rotate about the axis 102 of the opening 12.
The cutting tool 108 is mounted on the usual tool holder 110 which can be brought closer to the workpiece along the axis 102 and which has an adjustable stop 111 which abuts against a projection 112. This holder -tool can also be moved in a direction 92 perpendicular to axis 102 and, thanks to this movement, it is initially set so that the cutting tool is located at a sufficient distance from axis 102 to be out contact with the workpiece. The tool holder is then moved in the direction of arrow 92 to drive tool 108 into the workpiece towards axis 102.
This inward movement of tool 108 continues until the flange 98 thus cut has a substantial width. It is not necessary or desirable to completely cut the ends 113 of the sill which extend beyond the level of this flange. The flange surface 98 is sufficiently wide for welding (which will be described later) if the ends of the sill are trimmed sufficiently to allow solder material to penetrate, and further, leaving the ends as far as possible. protrusions of the threshold, the filler material or solder required to cause the surface of the threshold to blend into the clamping flange of the diaphragm is reduced. The Fie. 16 shows the appearance of the end of the pipe after the operation shown in FIG. 15.
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Fig. 17 also shows substantially schematically, how the inside diameter of the opening 12 of the pipe end is cut when the surface of the flange 98 is completed. In this one uses again a lathe 114 in which the workpiece * is fixed in the plate 116 in the usual way, For example two op @ dared jaws 118 attack the ends of the end of pipe and the two other Jaws 120 engage the opposite sides of a reinforcing rib 122 welded below the end of pipe.
The end of pipe is thus held in place so that the axis 102 of the diaphragm opening 12 coincides with the axis of rotation of the plate 116.
The cutting tool 124 in FIG. 17 advances into the opening 12 beyond the plane of the flange 98 and forms the cylindrical inner wall 125 substantially parallel to the axis 102. The advancement of the tool 124 through the opening is determined by the thickness of the material which extends inwardly from the edges of the opening after machining the surface 98 of the flange. This thickness is usually maximum at the opposite points 126 furthest from the sill extracts and, as one approaches the ends of the sill from this points 126, this thickness decreases and in fact disappears at the points 128 adjacent to the sides of the ends of the sill. threshold.
To prevent cutting tool 124 from cutting into these ends of the threshold as the end of pipe to be machined rotates, the tool carriage 130, biased towards the chuck 116 by a spring 132, is held at the appropriate depth for the cut. section described above by a cam follower 134 fixed to the chai riot 130 and rolling on a cam surface 136 mounted on the peripheral part 138 of the face 140 of the plate.
Raised points 142 on the cam surface coinciding with the end of pipe force tool 124 to exit opening 12 and pass each end of the threshold and then reenter the opening of the other. side of that end of the threshold.
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Fig. 5 shows the appearance of the end of the pipe after the operation shown in FIG. 16.
The next step in making this embodiment of the present invention is to weld together the pipe end of FIG. 5 and a diaphragm clamp plate 144 as shown in FIG. 18. This plate has two opposite parallel and substantially planar surfaces 146 and 148 and a more or less rectangular periphery. Bolt holes 150 are provided in the corners as well as a large central circular diaphragm opening 15 which has substantially cylindrical sides 154 equalized at their junction 156 with surface 144.
Figs. 19, 20 and 21 show an automatic welder for welding these sides 154 to the surface 98 of the pipe end flange. More particularly, FIG. 19 shows a support table 158 mounted on a fixed base (not shown) so as to rotate about an inclined axis 160. This rotation is carried out by a motor mechanism which is not shown but which is well known to specialists. .
The table surface 162 is provided with an apparatus 164 for maintaining the end of pipe and the clamping plate in their appropriate relative positions during the welding operation.This apparatus includes two opposing cylinder clamps 166- which include each a hydraulic cylinder 167 drive a piston rod 168 guided in an intermediate bearing 170 and carrying at its end a clamping shoe 172 capable of attacking the rib 122 of the end of the pipe.
When pressurized fluid is introduced into the cylinders 167 for the purpose of clamping, the rib 122 is firmly gripped between the pads 172 and in a position relative to the table such as the axis 102 of the opening 12 of the end of the tube. pipe coincides with the axis 160 of the table. Alignment of the pipe end perpendicular to the piston rods 167 is achieved by the V-notch 173 and by stops 174 on the table.
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Rods 176 that stand on table 158 pass through bolt holes 150 in the clamping plate and thereby align the axis of opening 152 in the plate with axis 160 of the table.
Clamps 178 with slanted plate engaging surfaces 180 pivotally mounted on vertical consoles 181 are attached to piston rods 168 so that when these rods are moved to clamp reinforcing rib 122 springs 182 bias the piston rods. clamp 180 against the clamp plate 146 and in turn press it against the surface 98 of the pipe end flange. The result is that the end of pipe and the plate are held together with a portion 98a of the surface of the flange 98 which extends inward of the sides 154 of the opening 152 of the plate. Clamping.
The axis 160 of the table is tilted as shown in the drawing so that the weld crew 184 which extends downward from the fixed raised head 186 is presented substantially vertically and centered in the groove. in V formed on one side by the party * 98a of the flange and on the other side by the sides 154 of the opening of the clamping plate. As the table rotates around axis 160, weld crew 184 is introduced to successive portions of this V-shaped groove until and all of the opening has been made.
The weld crew 184 includes such items as welding rods, flux lines, etc., which are commonly found in automatic welders of this type. The Fige. 19, 20 and 21 do not claim to accurately represent such a crew which is known per se
Since the upward curved ends of the threshold need to blend into the surface of plate 144, it may be necessary to deposit more weld metal in the V-groove at these locations than anywhere else around the sill. 'opening.
This operation can be carried out subsequently by forming another weld at these places (for example a weld
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hand) or by slowing the rotation of table 158 as the welding equipment 184 arrives through the groove at these ends of the threshold.
The weld usually requires some molding and polishing to achieve the kind of surface required for the sill face and for the sides of the diaphragm opening and, therefore, it is preferable that a slight excess of solder - hard is present in particular in the region of the ends of the thresholds Cotte particularity is shown in FIG. 22 which shows fragmentarily the excess weld metal 187 which can be removed by grinding or hand machining to obtain the shape shown in 188. 22 also shows fragmentarily how the plate and the pipe end fit together before welding.
In the forming operation, the ends of the pipe end are inevitably deformed to some extent, and therefore the pipe end is initially a little longer than required for the final product. After forming, the excess metal is simply cut off from the ends to achieve the required final length. These ends can be provided with flanges or threaded rings or grooves, depending on the particular type of connection used in the piping. These separate end elements can be welded or machined to the end of the pipe.
Although very good results have been obtained by forming the end of the pipe as shown in the drawing and as described above, namely by applying a stamping pressure to the outer or exposed surfaces of the end of the pipe, the invention contemplates also use other forming techniques to achieve the proper shape of the pipe end. For example, a hydroforming technique is particularly suitable when the diaphragm valve is of the through-flow type because in this case the material of the end of the pipe is always forced out to form.
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the diaphragm opening.
Figs. 23-25 show how a die 190 can be shaped and used to initially transform a piece of pipe into a through-flow diaphragm valve body by hydroforming. The die is in two parts 192 and 194 and delimits a cavity 196 in the shape of the outer contours of the end of pipe 198 shown in Fig. 26. The two halves of the die are brought together and held together in any fashion. appropriate.
A heated straight pipe end (approximately to 1200 F or 649 C) is then introduced into cavity 196, its lower end 202 being fitted to a centering block 204 and the interior of the pipe end filled with a suitable incompressible material 206 such as Wood's metal.
A plunger 208, which fits tightly into the upper end 210 of the pipe stub 200 is then forced down by a press plunger 212 to create strong pressure in the metal of Wood 206. The lower end of the elements Die 192 and 194 and centering block 204 all rest on press pedestal 214. This pressure expands the walls of the end of pipe until they conform to the contours of cavity 196 of the die. The die halves are then separated, the formed pipe end is removed and Wood's metal is discharged in the usual well known fashion.
This gives a piece of pipe 198 shaped as shown in FIG. 26. The cap 216 which covers the diaphragm opening is then machined away to provide a pipe end 218 as shown in FIG. 27. The shape of the rod 26 is such and the machining is carried out in such a way that a flat flange 219 circular at its inner edge 220 remains, this flange being entirely in a single plane and having no part on - lead at point 222 where it joins the sides of the inclined walls 224.
Fig. 28 is identical to FIG. 22 and watch (around
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of part A of the opening) how a plate 226 with a cylindrical opening 228 is initially welded to the flange 219.
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The plate opening 228 is larger than the diaphragm opening and therefore its edge is offset from the inner edge 220 of the flange but is slightly smaller than the outer edge 230 of the flange. However, the weld 232 takes place between the sides 234 of the opening 228 of the clamping plate and the exposed inner annular part 219a of the flange 219.
This welding can be carried out automatically in the same way shown in Figs. 19, 20 and 21 and it is actually simpler because there is no threshold and the weld can be uniform in its entirety - Also, since the valve does not have a threshold, the weld can be! completed (as shown around must part B of the opening) by means of a rotary tool 236 similar to that shown in FIG. 30. This tool may be long enough to mill the entire seat surface from the top surface 238 of the plate along the sides 224 to the bottom of the passage.
CLAIMS.
EMI17.2
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1. Diaphragm valve body having a flow passage which passes right through it, a diaphragm opening on one side of the passage, a flange surface surrounding the opening and a clamping plate. diaphragm attached to the flange such that the diaphragm opening of the plate is in
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substance coaxial with the opening delimited by the flange, ca0t.
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