Dispositif pour former sur un tronçon de tuyau une ailette hélicoïdale faisant corps avec lui. ].'invention a pour objet un dispositif pour 1"ornier sur un tronçon (le tuyau une ailette hélicoïdale faisant corps avec lui.
1:11e a pour but de fournir un tel dispo sitif permettant la fabrication d'un tuyau à ailette dans des conditions économiques en réduisant ait minimum le frottement et les efforts auxquels l'ailette en formation est soit- mise.
1.e dispositif selon l'invention comprend au moins un rouleau présentant des gorges annu laires destinées à. recevoir l'ailette, chaque gorge étant limitée par des faces latérales qui convergent vers l'axe du rouleau et qui sont sensiblement symétriques par rapport. à un plan médian (le cette gorge, et ces plans mé dians étant perpendiculaires à l'axe du rouleau et sensiblement également espacés le long de cet axe. ('c rouleau peut comprendre plusieurs parties annulaires espacées le long de son axe et limitant lesdites gorges. La section de ces gorges peut diminuer progressivement le long (le l'axe du rouleau.
De cette façon, la résis tance à vaincre pour former une ailette Héli- coïdale sur un tronçon de tuyau petit être notablement réduite et l'ailette peut présenter une inclinaison plus voisine de celle qui a été choisie d'avance.
Ires faces latérales limitant chaque gorge peuvent non seulement être symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du rouleau, mais présenter en outre chacune un profil radial incurvé, de manière à permettre auxdites parties annulaires du rouleau se trou vant entre les gorges de passer par le canal hélicoïdal limité par les spires adjacentes d'une ailette hélicoïdale de pas déterminé for mée par lesdites faces latérales.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ples, deux formes d'exécution du dispositif selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 en est une coupe partielle selon 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle, d'un des rouleaux repré sentés à la fig. 1.
La fig. 4 en est une coupe transversale partielle, à très grande échelle.
La fig. 5 est une coupe selon 5-5 de la fig. 4, et la fig. 6 est une coupe semblable à celle de la fig. 3; représentant un rouleau d'une deuxième forme d'exécution.
On connaît deux procédés différents pour former sur un tronçon de tuyau lisse une ailette hélicoïdale faisant corps avec lui. Selon le premier de ces procédés, une ébauche tubu laire est attaquée par plusieurs rouleaux mon tés rotativement, leurs axes respectifs étant orientés dans la direction générale de l'axe de l'ébauche tubulaire, autour de laquelle ils sont disposés à égale distance les uns des autres. Les axes des rouleaux sont gauches et sont inclinés par rapport à l'axe de l'ébauche tubulaire, de manière à pouvoir suivre, autour de l'ébauche, une trajectoire hélicoïdale cor respondant à l'inclinaison de l'ailette devant être formée sur cette ébauche.
Chacun des rouleaux comprend une série de disques jux taposés dont les faces latérales opposées limi tent des gorges annulaires présentant une sec tion ayant la forme générale d'un V, destinées à recevoir l'ailette. Les parties périphériques des disques exercent, sur des parties périphé riques de l'ébauche disposées le long d'une hélice, une pression radiale dirigée vers l'inté rieur et d'une grandeur suffisante pour dé placer de la matière de ces parties et la refou ler vers l'extérieur dans les gorges ménagées entre ces disques, de manière à former une ailette hélicoïdale. L'ailette est façonnée exac tement et reçoit la section voulue qui lui est donnée par les faces latérales adjacentes limi tant chaque gorge dans laquelle la matière est refoulée.
Il convient de remarquer que, jusqu'ici, les faces latérales limitant les gorges ont. été faites coniques, leur profil radial étant rectiligne à partir du fond de chaque gorge jusqu'à la périphérie de chaque disque.
Pour la mise en aeuvre du second procédé, qui s'est montrée très satisfaisante, on emploie un dispositif analogue à celui qu'on vient de décrire brièvement, sauf que les faces desti nées à former l'ailette présentent chacune un profil incurvé déterminé de façon à permettre aux parties périphériques du disque de suivre la trajectoire hélicoïdale définie par les spires adjacentes de l'ailette devant. être formée sur le tronçon du tuyau, sans déformer ni fati- giier l'ailette de façon appréciable.
A ce point de suie, ce second procédé constitue une amé lioration réelle du premier, dans lequel les parties périphériques à profil rectiligne des disques ont tendance à tordre l'ailette et peu vent produire un durcissement exagéré de la matière.
Pour la mise en #uvre de ces deux procé dés, on emploie des disques dont. les parties périphériques limitent des gorges destinées à. recevoir l'ailette et dont la section diminue progressivement, à, partir de la première gorge jusqu'à. la dernière. Dans ce but, pour la mise en oeuvre du premier procédé, on augmente progressivement l'épaisseur des parties péri phériques des disques à. partir du premier jus qu'au dernier, et on réduit graduellement l'in clinaison des faces latérales coniques de ces disques selon un taux qui dépend de l'ineli- naison de l'axe des rouleaux par rapport à l'axe de l'ébauche tubulaire.
Pour la mise e!i #uv re du second procédé, on au.-mente sim plement progressivement l'épaisseur des par ties périphériques des disques, à partir du premier jusqu'au dernier.
Quel que soit. le type de rouleaux utilisé, on façonnait. jusqu'ici les faces opposées de chaque disque de la même manière. Ainsi. dans le dispositif pour la mise en #uvre du premier procédé, les faces opposées de disque adjacents n'étaient pas symétriques par rap port à un plan perpendiculaire à l'axe du rou leau. Dans le dispositif pour la mise en #uvre du second procédé, la section de chaque gyorge était de forme symétrique, mais les plans mé dians des différentes gorges n'étaient pas également espacés entre eux.
Il en résultait, dans un cas comme dans l'autre, un frotte ment exagéré des faces des disques sur l'ai lette en formation et cela. pouvait provoquer une déformation de cette ailette.
Avec les deux types de rouleaux décrits, on supprime cet. inconvénient en façonnant les faces opposées de chaque disque, de telle manière que, quand les disques sont juxtapo sés, les faces latérales de disques adjacents soient. symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du rouleau, ce plan étant. le plan médian de la gorge correspon dante et les plans médians des gorges d'un même rouleau étant également. espacés entre eux. Grâce à.
cette disposition, on peut former une ailette hélicoïdale d'inelinaison exacte, et l'exécution de cette opération est très rentable du fait. qu'on réduit. le frottement excessif de l'une ou l'autre des faces latérales contre l'ai lette.
La fig. 1 représente -Lui tronçon de tuyau 10, monté sur un mandrin 11 et à la péri- pliérie duquel une ailette hélicoïdale 12 est formée au moyen de rouleaux 13, 14 et 15. l'es trois rouleaux représentés sont: sensible ment semblables et sont montés rotativement à distance les uns des autres autour du tron- @on de tuyau 10.
Chaque rouleau comprend une série de parties annulaires constituées par < les disques séparés, percés au centre pour recevoir un arbre 16 sur lequel ils sont. clave- tés et juxtaposés les uns aux autres. Les axes des arbres 16, et par conséquent. les axes des rouleaux, croisent l'axe du tuyau par rapport auquel ils sont gauches, de sorte que les rou leaux se déplacent, sur une trajectoire héli- eoïdale autour du tuyau, avec une inclinaison générale correspondant à celle de l'ailette de vant être formée sur ce tuyau.
La disposition est telle que les disques des divers rouleaux se suivent les uns les autres et coopèrent pour former une ailette hélicoïdale continue à la périphérie du tuyau, comme on le décrira plus loin. Les arbres l.6 sont respectivement montés sur des leviers oscillants 17 permettant de dé placer les rouleaux pour les rapprocher ou our les écarter de l'axe du tuyau. Ces arbres sont actionnés à partir d'un moyeu d'entraîne ment (non représenté) auquel ils sont reliés par des accouplements à cardan (non repré sentés).
Le nombre de disques de chaque rouleau est variable. Dans la forme d'exécution repré sentée, chaque rouleau comprend sept. disques respectivement désignés par les références 18 à 21. Les faces opposées des parties périphé riques des disques sont arrondies, d'une ma- nière qui sera décrite plus complètement dans ce < lui suit, pour ménager entre les disques adjacents des gorges 25, entourées par des faces 26 convergentes destinées à former une ailette.
La largeur des parties périphériques des disques augmente légèrement et progres sivement, par exemple d'environ 0,1 mm à par tir du premier disque 18 jusqu'au dernier 24, (le sorte que la largeur des gorges 25 ména gées entre ces disques diminue d'une manière correspondante. Cette différence de largeur varie considérablement. suivant le type de tuyau à ailette devant être fabriqué.
Bien que le taux d'augmentation progres sive de la largeur des parties périphériques des disques puisse être relativement faible, clans les dispositifs connus, cette variation a néanmoins pour effet d'annihiler toute rela tion prédéterminée entre les faces opposées 26 des disques adjacents de chaque rouleau et l'inclinaison hélicoïdale du rouleau. Comme le montre la fig. 3, chaque disque est conformé de manière que, quand les disques sont. assem blés pour former un rouleau, les faces couver gentes 26 de chaque gorge 25 sont disposées symétriquement par rapport à un plan 27 sensiblement perpendiculaire à l'axe du rou leau.
Ainsi, quelle que soit l'inclinaison de l'hélice pour laquelle les rouleaux sont montés par rapport au tronçon de tuyau, les faces 26 sont disposées d'une manière telle, par rap port à l'inclinaison de l'hélice, qu'elles n'exer cent qu'une très faible friction contre l'ailette en formation. Cette disposition est très avan tageuse parce qu'elle élimine l'une des causes de déformation ou d'écrouissage exagéré de l'ailette pendant sa formation.
Pendant le fonctionnement, après qu'on a monté exactement un tronçon de tuyau 10 sur le mandrin 11, on fait. osciller les arbres 16 et les rouleaux vers l'intérieur, jusqu'à la périphérie du tuyau, et on les fixe clans leurs positions intérieures représentées à la fig. 1 à l'aide de moyens appropriés non représentés. Du fait. de l'inclinaison des axes des rouleaux par rapport à l'axe du tuyau 10, les disques des rouleaux mordent progressivement dans la surface du tuyau. Le contact de friction des disques des rouleaux rotatifs avec la surface du tuyau a pour effet de faire tourner ce dernier en le faisant avancer axialement, de sorte que les rouleaux suivent une trajectoire hélicoïdale autour de l'axe du tuyau.
De ce qui précède, il résulte que les dis ques des rouleaux exercent une pression dans une direction générale radiale vers l'intérieur sur des parties périphériques hélicoïdalement disposées de la paroi du tuyau, et compriment suffisamment la matière dont. est formé le tuyau contre le mandrin 11 pour la déplacer tout d'abord axialement et ensuite radialement vers l'extérieur jusque dans les gorges 25.
Bien que la forme de l'ailette 12 soit détermi née d'une manière générale par le profil radial des surfaces 26 limitant les gorges 25, la sec tion de l'ailette n'a pas exactement la même forme que celle des gorges 25, comme le mon trent les espaces libres 28 visibles à la fig. 3. Ces espaces libres résultent du déplacement de la. matière dans le sens de l'axe du tuyau pendant. la formation de l'ailette et leur exis tence indique qu'aucune compression n'est exercée axialement sur la matière pendant cette opération.
Les faces 26 destinées à former les ailettes sont. conformées de manière à présenter un profil radial incurvé tel que les parties péri phériques des disques suivent une trajectoire hélicoïdale entre les spires adjacentes clé l'ai lette, sans la déplacer latéralement et sans écrouir la matière d'une manière appréciable. Cela est spécialement vrai dans le présent exemple, dans lequel les faces opposées 26 de disques adjacents sont symétriquement dispo sées par rapport à un plan sensiblement nor mal à l'axe des rouleaux.
Il y a naturellement contact entre les dis ques et la matière formant l'ailette 1.2. Aux fig. .1 et 5, un disque typique est représenté coopérant avec l'ailette et on remarquera que la surface sphéroïdale 26 d'un côté du disque touche l'ailette en 29, au-dessus de l'axe du tuyau 10, et que la surface sphéroïdale du côté opposé du disque touche l'ailette en 30, en dessous de l'axe du tuyau. Toutefois, la courbure des surfaces sphéroïdales des côtés opposés des disques est telle qu'aucune partie de l'une ou de l'autre de ces surfaces ne gène ni ne déplace l'ailette 12 formée.
Ainsi, quel que soit le diamètre des ailettes en formation, les rouleaux ne durcissent pas d'une manière excessive la. matière refoulée pendant l7opéra- tion de formation d'une ailette. Ces rouleaux servent seulement à guider efficacement la matière refoulée vers l'extérieur jusque dans les gorges 25. On peut ainsi fabriquer Lui tuyau portant des ailettes d'une hauteur telle que le rapport de sa surface extérieure à sa surfa<U>e,</U> intérieure soit rie <B>10</B> 0 à. 1. ou plus, et ceci rapidement et sans risquer de durcir exa gérément le métal formant l'ailette.
Grâce à cette disposition, on élimine l'une (les causes principales de formation de craquelures ou de crevasses pendant l'utilisation du tuyau.
Bien que la largeur des gorges 25 diminue progressivement. à partir de la première gorge se trouvant entre les disques adjacents 18 et 19 jusqu'à la dernière se trouvant entre les disques adjacents 23 et 24, aucune compres sion axiale appréciable n'est exercée sur la matière déplacée parce que la forme des faces latérales 26 et la profondeur des gorges sont telles que la matière flue relativement libre ment dans les gorges pendant l'opération.
Ainsi, la densité de la matière formant l'ai lette n'est que très peu ou même pas du tout supérieure à sa densité normale avant l'opé ration de formation de cette ailette.
Le rouleau 35 représenté à la fign 6 diffère clés rouleaux précédemment décrite en ce que les faces latérales opposées 36 des parties péri phériques de ses disques 37 ont la forme géné rale clé cônes et présentent un profil radial sensiblement rectiligne, à partir du fond jus qu'à la périphérie de la gorge correspondante. Ce type de rouleau ne présente pas tous les avantages des rouleaux décrits en premier lieu, mais peut néanmoins être -utilisé pour former des ailettes hélicoïdales sur une ébau che tubulaire présentant une surface lisse.
La fig. 6 est une coupe à. --grande échelle et oti remarquera que les épaisseurs des parties péri phériques des disques augmentent progressive ment à partir dit premier disque jusqu'au dernier et que l'inclinaison des faces latérales 36 des disques diminue, à partir du premier disque jusqu'au dernier, d'une quantité dépen dant de l'inclinaison clé l'axe (lu rouleau par rapport. à l'axe de l'ébauche tubulaire.
Dans la fabrication des disques 37, chacune des faces latérales de chaque disque est conforitiéc de manière à présenter la même inclinaison que la face latérale opposée du disque adja cent. 1.n d'autres termes, l'angle d'inclinaison A' d'un côté du disque -l (fig. 6) est. identique à l'angle d'inclinaison 1' de la face opposée du disque adjacent B, et ainsi clé suite tout le long c111 rouleau.
Il en résulte que les faces latérales opposées de deux disques adjacents quelconques sont symétriques par rapport à. un plan 38 perpendiculaire à. l'axe du rou leau. Ainsi, quand le rouleau 35 est monté avec l'inclinaison choisie par rapport à l'axe (le l'ébauche tubulaire, les surfaces 36 desti nées à former l'ailette se trouvent dans la po sition inclinée correcte par rapport an pas.de l'hélice, de manière à permettre de former l'ailette avec un frottement réduit par rapport à celui qui se produit avec un rouleau présen tant des faces destinées à.
former l'ailette asy- niétrique par rapport aux plans médians des < ges correspondantes.