FR3104045A1

FR3104045A1 - Molette de soudage.

Info

Publication number: FR3104045A1
Application number: FR1913990A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Laurain; Michaël BIDENBACH; Sylvain Karst
Original assignee: Gaztransport et Technigaz SA
Current assignee: Gaztransport et Technigaz SA
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: CN113020827A; SG10202012039YA; FR3104045B1; KR20210072727A; CN113020827B

Abstract

Titre de l’invention : Molette de soudage. La présente invention a pour objet une molette (1) de soudage pour le soudage de plaques métalliques (52, 54), la molette (1) comprenant une surface de contact (2) qui s’inscrit dans un disque (4) d’un diamètre (D1) inférieur à 100mm et un système de refroidissement (20) comprenant un premier circuit de refroidissement (22) et un deuxième circuit de refroidissement (24). Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Molette de soudage.

Le domaine de la présente invention est celui des molettes de soudage et plus particulièrement les molettes de soudage pour le soudage en continu de plaques métalliques composant des parois de cuves, utilisées pour le stockage et le transport de gaz naturel liquéfié.

Les cuves de stockage et/ou de transport de gaz naturel liquéfié (GNL) sont composées d’une paroi de cuve qui comprend entre autres des portions thermiquement isolantes et des plaques métalliques, assurant l’étanchéité de ladite paroi de cuve. Afin de solidariser et de rendre étanches les plaques métalliques entre elles, il est connu de les souder les unes aux autres. En effet, le soudage des plaques métalliques assure une étanchéité optimale de la cuve ainsi qu’une solidarisation efficace des plaques métalliques entre elles. A cette fin, il est connu d’utiliser une machine de soudure comprenant au moins une molette de soudage apte à souder les plaques métalliques, sous effet d’un courant électrique circulant au travers de la molette. Une telle molette de soudage est alors composée d’alliage de différents métaux, présentant des propriétés de conductivité électrique compatibles avec la tension et le courant mis en jeu. Certains métaux composant l’alliage présentent cependant un coût important, c’est le cas par exemple du béryllium.

Afin de diminuer le temps de fabrication des cuves évoquées ci-dessus tout en maintenant le niveau de fiabilité de la soudure, on souhaite augmenter la vitesse d’avancée de la machine de soudure, ce qui implique une augmentation de la fréquence du courant électrique circulant dans la molette, ainsi que l’intensité du courant électrique qui la traverse. Ces augmentations présentent cependant l’inconvénient d’augmenter de manière significative les phénomènes de surchauffe de la molette. En effet, il a été constaté par la demanderesse que la structure actuelle des molettes n’était pas optimale pour résister à cette augmentation de la fréquence et de l’intensité du courant électrique et que cela avait pour conséquence de diminuer leur durée de vie, notamment par usure de la molette.

Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus, en concevant une molette de soudage capable de résister à l’augmentation de la fréquence du courant électrique et de son intensité, tout en conservant une taille minimum afin de ne pas augmenter son coût de production dû aux alliages nécessaire à sa fabrication. Un autre but de l’invention est également de limiter l’encombrement de la machine de soudure équipée de ces molettes.

L’invention porte alors sur une molette de soudage pour le soudage de plaques métalliques, la molette comprenant une surface de contact qui s’inscrit dans un disque d’un diamètre inférieur à 100mm et un système de refroidissement de la surface de contact, la molette étant caractérisée en ce que le système de refroidissement de la surface de contact comprend au moins deux circuits de refroidissement distincts, configurés pour être parcourus par au moins un fluide de refroidissement.

La molette de soudage est utilisée par exemple pour le soudage de plaques métalliques composant des parois de cuves de stockage et/ou de transport de gaz naturel liquéfié (GNL). De telles parois de cuves sont composées entre autres d’une portion thermiquement isolante, nécessaire au transport à basse température du GNL et comprennent également une pluralité de plaques métalliques composées par exemple d’Invar® ou encore d’un alliage à haute teneur en manganèse ou d’un acier inoxydable. Les plaques métalliques ont alors pour fonction d’assurer l’étanchéité de la cuve. Selon un exemple de réalisation de la paroi de cuve, les plaques métalliques peuvent présenter des bords relevés en périphérie. La molette de soudage est alors utilisée pour souder les bords relevés des plaques métalliques adjacentes, une telle soudure assurant une étanchéité optimale de la cuve de stockage et/ou de transport de GNL.

La molette de soudage est une électrode opérée par courant électrique et on comprend que la surface de contact constitue la partie de la molette destinée à être au contact de la plaque métallique à souder. Dit autrement, la surface de contact de la molette forme une portée de soudage.

Le fluide de refroidissement est avantageusement un liquide, par exemple de l’eau mélangé à du glycol. Les deux circuits de refroidissement sont tout particulièrement configurés pour être parcouru par ce liquide et pour contenir ce liquide au sein de la molette de soudage.

On comprend que le système de refroidissement de la surface de contact a également pour effet de refroidir l’ensemble de la molette, mais la surface de contact constituant la partie de la molette où l’élévation de la température est la plus importante, le système de refroidissement est ménagé pour refroidir particulièrement la surface de contact.

La molette de soudage présentant un diamètre inférieur à 100mm, on tire avantage du système de refroidissement à double circuit de refroidissement, en ce qu’il augmente l’effet de refroidissement de la molette sans nécessiter une augmentation importante du diamètre du disque dans lequel s’inscrit la surface de contact. On conserve alors une molette d’un diamètre inférieur à 100mm dont la vitesse de soudage peut être supérieure aux molettes habituelles.

Selon une caractéristique de l’invention, le diamètre du disque définissant la surface de contact est compris entre 70mm et 100mm.

Selon une caractéristique de l’invention, le système de refroidissement comprend un premier circuit de refroidissement et un deuxième circuit de refroidissement, le premier circuit de refroidissement comprenant une première conduite principale associée à un premier orifice d’entrée et un premier orifice de sortie du fluide, le deuxième circuit de refroidissement comprenant une deuxième conduite principale associée à un deuxième orifice d’entrée et un deuxième orifice de sortie du fluide.

On comprend de la structure particulière du système de refroidissement selon l’invention que le premier circuit de refroidissement et le deuxième circuit de refroidissement ne communiquent pas l’un avec l’autre au sein de la molette de soudure.

Le fluide de refroidissement entre dans le premier circuit de refroidissement par le premier orifice d’entrée, circule dans la première conduite principale et ressort par le premier orifice de sortie. Cette circulation particulière du fluide dans le système de refroidissement de la molette s’applique également au deuxième circuit de fluide de refroidissement. Il est alors possible de faire circuler des fluides différents dans le premier circuit de refroidissement et dans le deuxième circuit de refroidissement, mais également de n’utiliser que l’un ou l’autre des circuits de refroidissement afin de moduler l’effet de refroidissement de la molette.

Selon une caractéristique de l’invention, la première conduite principale et la deuxième conduite principale des circuits de refroidissement s’étendent dans un plan de conduite parallèle à un plan principal de la molette dans lequel elle s’étend. Le plan principal de la molette est perpendiculaire à un axe de rotation de la molette.

On définit une première face et une deuxième face de la molette, opposées l’une de l’autre suivant une direction verticale de la molette, perpendiculaire à son plan principal. La première conduite principale et la deuxième conduite principale s’étendent alors dans la molette, dans le plan de conduite et entre la première face et la deuxième face de la molette.

Selon une caractéristique de l’invention, un premier axe passe par un centre du premier orifice d’entrée et par un centre du premier orifice de sortie et un deuxième axe passe par un centre du deuxième orifice d’entrée et un centre du deuxième orifice de sortie, le premier axe et le deuxième axe étant parallèles l’un de l’autre.

Une telle caractéristique permet par exemple de séparer le premier circuit de refroidissement et le deuxième circuit de refroidissement, chacun dans une moitié de la molette de soudage.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins une des conduites principales d’un des circuits de refroidissement présente une forme d’arc de cercle.

On définit alors une portion courbe de la première conduite principale, réalisée par sa forme d’arc de cercle. La portion courbe est alors ménagée en périphérie de la molette, de telle sorte qu’elle suive la forme circulaire du disque définit par la surface de contact. On permet ainsi à la portion courbe de s’étendre au plus près de la surface de contact, présentant une température de chauffe la plus élevé par rapport à un centre de la molette.

Selon un exemple de l’invention, la deuxième conduite principale du système de refroidissement présente également une portion courbe. Une telle configuration optimise alors le refroidissement de la surface de contact de la molette.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins une des conduites principales s’étend de manière rectiligne entre au moins un orifice d’entrée ou un orifice de sortie et une extrémité de l’arc de cercle.

Selon un exemple de l’invention, la première conduite principale comprend une première portion rectiligne et une deuxième portion rectiligne. De manière plus précise, la première portion rectiligne s’étend depuis une première extrémité de la portion courbe, jusqu’au premier orifice d’entrée. De la même manière, la deuxième portion rectiligne s’étend depuis une deuxième extrémité de la portion courbe, jusqu’au premier orifice de sortie.

La première portion rectiligne et la deuxième portion rectiligne de la première conduite principale sont alors alignées le long du premier axe, évoqué précédemment.

Cette configuration de la première conduite principale s’applique également à la deuxième conduite principale du deuxième circuit de refroidissement.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins un des orifices d’entrée ou un des orifices de sortie est plus proche d’un centre de la molette que de sa surface de contact.

Selon un exemple de l’invention, les orifices d’entrée et les orifices de sortie du système de refroidissement sont ménagés au plus proche du centre de la molette.

Selon une caractéristique de l’invention, la molette comprend une cavité centrale entourée par un épaulement, configurée pour centrer la molette sur un moyeu d’une machine de soudure.

On comprend que la cavité centrale forme un moyen de détrompage couplé à un moyen de centrage de la molette pour son positionnement sur le moyeu de la machine de soudure. On évite ainsi les défauts de soudure ou une usure précoce de la molette provoquée par un montage imprécis de cette dernière sur la machine de soudure.

Selon une caractéristique de l’invention, la molette est composée de cuivre et d’au moins un autre métal.

Selon un exemple de l’invention, la molette peut être composée d’un alliage de cuivre et de béryllium offrant une conductivité électrique et thermique élevée. Ce dernier étant un métal couteux, on comprend l’avantage de conserver un diamètre du disque définit par la surface de contact compris entre 70mm et 100mm afin de ne pas augmenter les besoins en métaux nobles dans la fabrication de la molette. Un tel avantage est possible de par le système de refroidissement à double circuit de refroidissement ne nécessitant pas une forte augmentation de la taille de la molette pour que cette dernière résiste à une température plus élevée.

L’invention porte également sur une machine de soudure pour relier une première plaque et une deuxième plaque d’une cuve de stockage et ou de transport d’un gaz naturel liquéfié, comprenant au moins une molette selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes.

Selon un exemple de l’invention, la machine de soudure comprend une première molette de soudage et une deuxième molette de soudage comprenant chacune les caractéristiques évoquées précédemment. Des conduites logées dans des arbres de rotation sont alors utilisés pour relier chacun des orifices d’entrée et des orifices de sortie de la première molette et de la deuxième molette, à la machine de soudure, afin d’irriguer les systèmes de refroidissement en fluide de refroidissement. La première molette et la deuxième molette sont alors disposées de part et d’autre des bords relevés des plaques métalliques de la cuve faisant l’objet de la soudure. La première molette de soudage est alors portée à un premier potentiel électrique, tandis que la deuxième molette de soudage est portée à un deuxième potentiel électrique opposé au premier potentiel électrique. Les molettes de soudures sont alors des électrodes portées aux potentiels électriques mentionnés plus haut de manière discontinue, à une fréquence et intensité donnée qui sont supérieures à la fréquence et l’intensité habituellement utilisées.

Selon une caractéristique de l’invention, la machine de soudure est configurée pour opérer une soudure à déplacement en continue à une vitesse supérieure ou égale à deux mètres et demi/min. La soudure continue est avantageusement effectuée à une vitesse de quatre m/min.

Selon une caractéristique de l’invention, un premier orifice d’entrée d’un premier circuit de refroidissement est diamétralement opposé à un deuxième orifice d’entrée d’un deuxième circuit de refroidissement, et un premier orifice de sortie du premier circuit de refroidissement est diamétralement opposé à un deuxième orifice de sortie du deuxième circuit de refroidissement.

Dit autrement, lorsque la molette est fixée sur la machine de soudage, les arrivées en fluide dans le premier circuit de refroidissement et dans le deuxième circuit de refroidissement sont diamétralement opposées sur la molette. De même, les sorties de fluide dans le premier circuit de refroidissement et dans le deuxième circuit de refroidissement sont diamétralement opposées sur la molette.

Bien que les arrivées en fluide du premier circuit et du deuxième circuit soient diamétralement opposées sur la molette, le sens de circulation du fluide dans chacun des circuits est identique au sens de rotation de la molette. On tire avantage d’une telle configuration en ce qu’elle permet d’uniformiser le refroidissement de la molette.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

est une vue générale en perspective d’une molette de soudage selon l’invention montrant une première face;

est une vue générale en perspective d’une deuxième face de la molette de soudage de la figure 1;

est une vue de côté de la molette de soudage de la figure 1, montrant une surface de contact ;

est une vue en coupe de la molette de soudage de la figure 3, suivant un plan de coupe radial, montrant un système de refroidissement selon l’invention comprenant un premier circuit de refroidissement et un deuxième circuit de refroidissement ;

est une vue en coupe de la molette de soudage de la figure 1 suivant un plan axial, montrant une première conduite principale et une deuxième conduite principale du premier circuit de refroidissement et du deuxième circuit de refroidissement ;

est une vue en coupe de la molette de soudage de la figure 1 suivant un plan axial, montrant la première conduite principale raccordée à un premier orifice d’entrée et un premier orifice de sortie ;

est une vue schématique d’une machine de soudure selon l’invention, reliée à une première molette de soudage et une deuxième molette de soudage selon l’invention.

Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.

Sur la figure 1 est représentée une molette 1 de soudage selon l’invention. La molette 1 de soudage permet de souder des plaques métalliques entre elles, par une soudure en déplacement continue et par points. A cette fin, la molette 1 de soudage est fixée sur une machine de soudure (visible à la figure 7), dont le déplacement le long des plaques métalliques est continu à une vitesse supérieure ou égale à deux mètres et demi/min. Le déplacement de la machine de soudure assure alors le déplacement de la molette 1 et la diffusion d’un courant électrique au sein de celle-ci, lui permettant d’exercer sa fonction de soudage.

Une telle molette 1 peut par exemple être utilisée lors de la fabrication des cuves de transport et de stockage de gaz naturel liquéfié (GNL). De telles cuves sont composées par exemple, d’au moins une barrière thermiquement isolante, assurant l’isolation thermique de la cuve et notamment de sa cargaison et d’une pluralité de plaques métalliques, assurant son étanchéité et comprenant chacune un ou plusieurs bords relevés. La molette 1 est alors requise pour solidariser les bords relevés de plaques métalliques adjacentes. La soudure des bords relevés des plaques métalliques par la molette 1 de soudage, assure notamment une étanchéité optimale et durable des cuves de transport et de stockage de GNL.

La molette 1 de soudage visible à la figure 1 et la figure 2 est de forme générale circulaire et s’étend dans un plan principal M de molette 1. La molette 1 de soudage comprend alors un axe central X de rotation passant par un centre D de ladite molette 1. La molette 1 comprend une surface de contact 2 qui s’inscrit dans un disque 4 d’un premier diamètre D1 (visible à la figure 3). Selon un premier aspect de l’invention, le premier diamètre D1 du disque 4 définit par la surface de contact 2 est compris entre 70mm et 100mm. On entend par surface de contact 2 la partie de la molette 1 configurée pour être en contact de la plaque métallique lors de la mise en œuvre du procédé de soudage. Dit autrement, la surface de contact 2 forme une portée de soudage de la molette 1. La surface de contact 2 forme une électrode qui s’active sous l’effet du courant électrique qui traverse la molette 1 et permettant ainsi de souder les plaques métalliques.

On distingue une portion centrale 6 et une portion périphérique 8 du disque 4 constitutif de la molette 1. La portion centrale 6 correspond notamment à la portion du disque 4 qui s’étend entre une première face 10 et une deuxième face 12 dudit disque 4, opposées l’une à l’autre suivant une direction verticale V de la molette 1 perpendiculaire à son plan principal M. La portion centrale 6 du disque 4 présente un deuxième diamètre D2, strictement inférieur au premier diamètre D1 du disque 4 définit par la surface de contact 2 de la molette 1.

Une cavité 14 centrale de forme circulaire est ménagée sur la première face 10 de la portion centrale 6 du disque 4. La cavité centrale 14 est entourée par un épaulement 16 circulaire et on définit un troisième diamètre D3 correspondant au diamètre de la circonférence de ladite cavité 14 centrale. Le troisième diamètre D3 est alors strictement inférieur au deuxième diamètre D2 de la portion centrale 6 du disque 4. On comprend par cavité 14 centrale, que cette dernière correspond à un enlèvement de matière de la portion centrale 6 au niveau de la première face 10 du disque 4, créant un renfoncement dans ladite portion centrale 6. La cavité 14 centrale a pour fonction de former un moyen de détrompage et un moyen de centrage de la molette 1 de soudage pour son assemblage sur un moyeu de la machine de soudure. La cavité 14 centrale permet alors de centrer la molette sur ledit moyeu. On comprend donc que la première face 10 de la portion centrale 6 est la face en regard de ladite machine de soudure.

Une fois la molette de soudage positionnée sur la machine de soudure, au moins un alésage 18 traversant, ménagé dans la portion centrale 6 du disque 4, permet de solidariser ladite molette 1 à la machine de soudure. On entend par alésage 18 traversant un trou qui traverse de part en part la molette 1, c’est-à-dire que l’alésage 18 est ouvert au niveau de la première face 10 et de la deuxième face 12 de la portion centrale 6, tel que cela est visible sur la figure 1 et sur la figure 2. L’alésage 18 est alors apte à coopérer avec un moyen de fixation, par exemple une vis, afin de solidariser la molette 1 avec la machine de soudure.

Selon un exemple de l’invention particulièrement visible à la figure 5, l’alésage 18 présente un lamage d’un diamètre plus grand sur la deuxième face 12 par rapport à la première face 10 de la portion centrale 6. Une telle caractéristique permet notamment de loger une tête d’une vis dans un plan commun avec un plan principal de la deuxième face 12.

Selon le mode de réalisation illustré, la molette 1 comprend quatre alésages 18 traversant ménagés sur la portion centrale 6 du disque 4. Les quatre alésages 18 sont avantageusement répartis de manière périphérique dans la cavité 14 centrale afin d’offrir une meilleure tenue de la molette 1 sur la machine de soudure.

Tel que cela est particulièrement visible à la figure 3, la portion périphérique 8 correspond à la portion de la molette 1 qui s’étend en périphérie de la portion centrale 6 et sur laquelle est ménagée la surface de contact 2. La portion périphérique 8 comprend au moins une première paroi inclinée 30, une deuxième paroi inclinée 32 et la surface de contact 2.

La première paroi inclinée 30 et la deuxième paroi inclinée 32 s’étendent radialement respectivement depuis la périphérie de la première face 10 et de la deuxième face 12 de la portion centrale 6 du disque 4. On entend alors par parois inclinées le fait que celles-ci présentent un angle d’inclinaison par rapport au plan principal M de la molette 1 compris entre 20° et 80°. La première paroi inclinée 30 et la deuxième paroi inclinée 32 sont notamment inclinées en direction l’une de l’autre et sont reliées ensemble par la surface de contact 2.

Selon l’exemple de l’invention illustré, la surface de contact 2 s’étend perpendiculairement au plan principal M de la molette 1 et de telle sorte qu’elle relie la première paroi inclinée 30 et la deuxième paroi inclinée 32 tel qu’évoqué précédemment. La surface de contact 2 forme est une bande qui délimite la soudure.

Selon l’invention et tel que cela est particulièrement visible aux figures 4 à 6, la molette 1 comprend un système de refroidissement 20 ménagé dans la portion centrale 6 du disque 4 entourée par la surface de contact 2.

Le système de refroidissement 20 selon l’invention comprend avantageusement un premier circuit de refroidissement 22 et un deuxième circuit de refroidissement 24. Le système de refroidissement 20 comprend des orifices d’entrée 26 et des orifices de sortie 28 afin de faire entrer un fluide de refroidissement dans la molette 1 de soudage, et ceux-ci sont ménagés dans la cavité 14 centrale de la portion centrale 6 tel que cela est visible à la figure 1.

Le système de refroidissement 20 a pour fonction de refroidir la molette 1 lors de son utilisation, c’est-à-dire lors de la circulation du courant électrique dans celle-ci. Le système de refroidissement 20 permet notamment de limiter la température de la molette 1 et diminue ainsi les phénomènes de surchauffe pouvant à terme l’endommager. Un avantage du système de refroidissement 20 comprenant le double circuit de refroidissement est qu’il augmente l’effet de refroidissement de la molette 1 et permet d’accroitre la fréquence et l’intensité du courant électrique parcourant la molette 1 sans nécessiter une augmentation trop importante du diamètre du disque 4 définit par la surface de contact 2. On augmente ainsi la vitesse de soudure des plaques métalliques, sans augmenter fortement le coût de production de la molette 1.

Le système de refroidissement 20 va maintenant être décrit plus en détail avec les figures 4 à 6, la figure 5 et la figure 6 montrant des vues en coupes axiales respectivement suivant un deuxième plan axial B-B et un troisième plan axial C-C, visibles à la figure 1. Dans la suite de la description, le premier circuit de refroidissement 22 du système de refroidissement 20 sera décrit en détail, mais il convient de considérer que les caractéristiques du premier circuit de refroidissement 22 s’appliquent mutatis mutandis au deuxième circuit de refroidissement 24, sauf stipulations contraires.

Le premier circuit de refroidissement 22 comprend une première conduite principale 36 ainsi qu’un premier orifice d’entrée 26a et un premier orifice de sortie 28a. De manière plus précise, la première conduite principale 36 est ouverte sur la cavité 14 centrale de la première face 10 du disque 4 au moyen du premier orifice d’entrée 26a et du premier orifice de sortie 28a, tel que cela est particulièrement visible à la figure 6. On comprend alors que lors du fonctionnement de la machine de soudure, le fluide de refroidissement entre dans le premier circuit de refroidissement 22 par le premier orifice d’entrée 26a, puis circule dans la portion centrale 6 de la molette 1 par la première conduite principale 36 et en ressort par le premier orifice de sortie 28a.

Selon l’invention et tel que cela est illustré à la figure 1, lorsque la molette 1 de soudage est reliée à la machine de soudure, l’entrée du fluide dans le premier circuit de refroidissement 22 et dans le deuxième circuit de refroidissement 24 s’effectue respectivement par le premier orifice d’entrée 26a et le deuxième orifice d’entrée 26b, et ceux-ci sont alors diamétralement opposés sur la cavité 14 centrale de la première face 10 du disque 4. De même, la sortie du fluide du premier circuit de refroidissement 22 et du deuxième circuit de refroidissement 24 s’effectue respectivement par le premier orifice de sortie 28a et le deuxième orifice de sortie 28b, et ceux-ci sont diamétralement opposés sur la cavité 14 centrale de la première face 10 du disque 4.

Cependant, la circulation du fluide dans le premier circuit de refroidissement 22 et dans le deuxième circuit de refroidissement 24 s’effectue dans un sens de circulation identique au sens de rotation de la molette 1.

On comprend, que lorsque le fluide entre dans le premier circuit de refroidissement 22 et dans le deuxième circuit de refroidissement 24, celui-ci présente une température plus élevée à sa sortie qu’à son entrée, dû à la température élevée de la molette 1 lors de son fonctionnement pendant le procédé de soudage. On optimise ainsi le refroidissement de la molette 1 et notamment de sa surface de contact 2, en opposant diamétralement chacun des orifices d’entrée 26 et chacun des orifices de sortie 28 des circuits de refroidissement 22, 24 sur la molette 1.

La première conduite principale 36 du premier circuit de refroidissement 22 est particulièrement visible à la figure 4, montrant une vue en coupe suivant un premier plan radial A-A visible à la figure 3, parallèle au plan principal M de la molette 1. La première conduite principale 36 s’étend dans un plan de conduite C parallèle audit plan principal M de la molette 1 et dans une épaisseur de la molette 1, c’est-à-dire entre la première face 10 et la deuxième face 12 de la portion centrale 6. De manière plus précise, et tel que cela est illustré à la figure 6, le plan de conduite C est centré dans l’épaisseur de la portion centrale 6 du disque 4 de la molette 1 suivant sa direction verticale V.

Selon une caractéristique de l’invention, la première conduite principale 36 présente une partie en forme d’arc de cercle et une partie de forme rectiligne. Dit autrement, la première conduite principale 36 comprend une première portion courbe 38a et au moins une portion rectiligne 40.

La première portion courbe 38a présente avantageusement la forme d’un demi-cercle qui s’étend en périphérie de la portion centrale 6 du disque 4 définit par la surface de contact 2. Une telle disposition de la première portion courbe 38a permet avantageusement à la première conduite principale 36 d’être au plus près de la surface de contact 2 et ainsi d’optimiser la captation des calories générées par le point de soudure opéré par la surface de contact 2.

Une première portion rectiligne 40a et une deuxième portion rectiligne 40b s’étendent chacune depuis une extrémité de la première portion courbe 38a de la première conduite principale 36. De manière plus précise, la première portion rectiligne 40a de la première conduite principale 36 s’étend depuis une première extrémité 42 de la première portion courbe 38a jusqu’au premier orifice d’entrée 26a, tandis que la deuxième portion rectiligne 40b s’étend depuis une deuxième extrémité 44 de la première portion courbe 38a jusqu’au premier orifice de sortie 28a. On comprend alors que les portions rectilignes 40 du premier circuit de refroidissement 22 ont pour fonction de relier la première portion courbe 38a au premier orifice d’entrée 26a et premier orifice de sortie 28a.

Selon l’invention, le premier orifice d’entrée 26a et le premier orifice de sortie 28a sont ménagés dans la cavité 14 centrale de la portion centrale 6 du disque 4. Dit autrement, le premier circuit de refroidissement 22 est ouvert sur la cavité 14 centrale de la portion centrale 6 du disque 4.

Selon une caractéristique de l’invention, un premier axe A1 passe au centre du premier orifice d’entrée 26a et au centre du premier orifice de sortie 28a. La première portion rectiligne 40a et la deuxième portion rectiligne 40b de la première conduite principale 36 sont alors alignées le long du premier axe A1. Toujours selon l’invention, le premier orifice d’entrée 26a et le premier orifice de sortie 28a sont positionnés le long du premier axe A1, de manière sensiblement centrale, par rapport au centre D de la molette 1. Dit autrement, le premier orifice d’entrée 26a et le premier orifice de sortie 28a sont positionnés plus proche du centre D de la molette 1 que de sa surface de contact 2.

De manière équivalente, le deuxième circuit de refroidissement 24 comprend une deuxième conduite principale 37 composée d’une deuxième portion courbe 38b reliée de part et d’autre à une troisième portion rectiligne 40c et une quatrième portion rectiligne 40d. La troisième portion rectiligne 40c et la quatrième portion rectiligne 40d sont alors reliées respectivement au deuxième orifice de sortie 28b et au deuxième orifice d’entrée 26b. Selon l’invention, un deuxième axe A2 passe par un centre du deuxième orifice d’entrée 26b et un centre du deuxième orifice de sortie 28b, ce deuxième axe A2 étant parallèle au premier axe A1. De la même manière que pour les premiers orifices d’entrée et de sortie, le deuxième orifice d’entrée 26b et le deuxième orifice de sortie 28b sont ménagés sur la cavité 14 centrale de la portion centrale 6 du disque 4 de telle sorte qu’ils soient sensiblement centraux, c’est-à-dire plus proche du centre D de la molette 1 que de sa surface de contact 2.

Le procédé de soudage va maintenant être décrit avec la figure 7, montrant de manière schématique une première plaque métallique 52 et une deuxième plaque métallique 54 présentant respectivement un premier bord relevé 56 et un deuxième bord relevé 58. Le premier bord relevé 56 et le deuxième bord relevé 58 sont alors ménagés de telle sorte qu’ils soient en regard l’un de l’autre.

La machine de soudure 60 de la figure 7 est représentée schématiquement et on comprend que ses dimensions et sa disposition par rapport aux molettes 1 de soudage ne sont pas à l’échelle. De même, les connexions électriques entre la machine de soudure 60 et les molettes 1 de soudage ne sont pas représentées, mais on comprend que la machine de soudure 60 permet de fournir un courant électrique aux molettes 1 de soudage tel que cela a déjà été exposé précédemment dans la description détaillée.

Une première molette 1a de soudage et une deuxième molette 1b de soudage sont disposées de part et d’autre des bords relevés 56, 58 des plaques métalliques 52, 54. Plus précisément, la première molette 1a de soudage est en regard du premier bord relevé 56 et la deuxième molette 1b de soudage est en regard du deuxième bord relevé 58. Une première surface de contact 2a de la première molette 1a est alors en contact du premier bord relevé 56 et une deuxième surface de contact 2b de la deuxième molette 1b est en contact du deuxième bord relevé 58.

Lors de la mise en œuvre du procédé de soudage des plaques métalliques 52, 54, un dispositif extérieur (non représenté) permet de faire avancer la machine de soudure 60. Lors du déplacement de la machine de soudure 60, cette dernière envoie un courant électrique dans les molettes 1a, 1b de soudage, provoquant la création d’un cordon de soudure 64. L’activation de la pluralité d’électrodes permet de souder les bords relevés 56, 58 des plaques métalliques 52, 54 mais provoque également une élévation significative de la température au niveau des surfaces de contact 2a, 2b des molettes de soudage 1a, 1b.

Afin d’éviter des phénomènes de surchauffe dû aux températures élevées la première molette 1a et la deuxième molette 1b comprennent respectivement un premier système de refroidissement et un deuxième système de refroidissement. Chacun du premier système de refroidissement et du deuxième système de refroidissement comprend alors le premier circuit de refroidissement et le deuxième circuit de refroidissement exposés précédemment.

Un premier arbre de rotation 63a s’étend entre la première molette 1a de soudage et la machine de soudure 60, et un deuxième arbre de rotation 63b s’étend entre la deuxième molette 1b de soudage et la machine de soudure 60. Afin d’irriguer en fluide de refroidissement le premier circuit de refroidissement et le deuxième circuit de refroidissement de chacune des molettes 1a, 1b, une pluralité de conduites 62 relie ces derniers à la machine de soudure 60.

La pluralité de conduites 62 s’étend dans chacun du premier arbre de rotation 63a et du deuxième arbre de rotation 63b. Notamment, une première conduite 62a reliée au premier orifice d’entrée, une deuxième conduite 62b reliée au premier orifice de sortie, une troisième conduite 62c reliée au deuxième orifice d’entrée et une quatrième conduite 62d reliée au deuxième orifice de sortie, s’étendent dans le premier arbre de rotation 63a. Une configuration identique entre des conduites 62 ménagées dans le deuxième arbre de rotation 63b et les orifices d’entrée et de sortie est appliquée pour le deuxième système de refroidissement de la deuxième molette 1b de soudage.

La pluralité de conduites 62 assure donc l’irrigation en fluide de refroidissement des systèmes de refroidissement des molettes 1a, 1b, afin d’éviter que celles-ci ne surchauffent lors de la circulation du courant électrique à haute fréquence et d’intensité supérieure, dans leurs portées de soudage 2.

L’invention atteint ainsi le but qu’elle s’était fixé en proposant une molette de soudage dont la structure autorise la circulation d’un courant électrique de plus haute intensité sans provoquer de phénomène de surchauffe. On permet ainsi une soudure plus rapide des bords relevés des plaques métalliques et on réduit le temps de fabrication des parois de cuve de stockage ou de transport de GNL.

L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.

Claims

Molette (1) de soudage pour le soudage de plaques métalliques (52, 54), la molette (1) comprenant une surface de contact (2) qui s’inscrit dans un disque (4) d’un diamètre (D1) inférieur à 100mm et un système de refroidissement (20) de la surface de contact (2), la molette (1) étant caractérisée en ce que le système de refroidissement (20) de la surface de contact (2) comprend au moins deux circuits de refroidissement (22, 24) distincts, configurés pour être parcourus par au moins un fluide de refroidissement.
Molette (1) de soudage selon la revendication précédente, dans laquelle le diamètre (D1) du disque définissant la surface de contact (2) est compris entre 70mm et 100mm.
Molette (1) de soudage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de refroidissement (20) comprend un premier circuit de refroidissement (22) et un deuxième circuit de refroidissement (24), le premier circuit de refroidissement (22) comprenant une première conduite principale (22) associée à un premier orifice d’entrée (26a) et un premier orifice de sortie (28a) du fluide, le deuxième circuit de refroidissement (24) comprenant une deuxième conduite principale (37) associée à un deuxième orifice d’entrée (26b) et un deuxième orifice de sortie (28b) du fluide.
Molette (1) de soudage selon la revendication précédente, dans laquelle la première conduite principale (36) et la deuxième conduite principale (37) des circuits de refroidissement (22, 24) s’étendent dans un plan de conduite (C) parallèle à un plan principal (M) de la molette (1) dans lequel elle s’étend.
Molette (1) de soudage selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans laquelle un premier axe (A1) passe par un centre du premier orifice d’entrée (26a) et par un centre du premier orifice de sortie (28a) et un deuxième axe (A2) passe par un centre du deuxième orifice d’entrée (26b) et un centre du deuxième orifice de sortie (28b), le premier axe (A1) et le deuxième axe (A2) étant parallèles l’un de l’autre.
Molette (1) de soudage selon l’une quelconques des revendications 3 à 5, dans laquelle au moins une des conduites principales (36, 37) d’un des circuits de refroidissement (22, 24) présente une forme d’arc de cercle.
Molette (1) de soudage selon la revendication 6, dans laquelle au moins une des conduites principales (36, 37) s’étend de manière rectiligne entre au moins un orifice d’entrée (26) ou un orifice de sortie (28) et une extrémité de l’arc de cercle.
Molette (1) de soudage selon l’une quelconques des revendications 3 à 7, dans laquelle au moins un des orifices d’entrée (26) ou un des orifices de sortie (28) est plus proche d’un centre (D) de la molette (1) que de sa surface de contact (2).
Molette (1) de soudage selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui comprend une cavité (14) centrale entourée par un épaulement (16), configurée pour centrer la molette (1) sur un moyeu d’une machine de soudure (60).
Molette (1) de soudage selon la revendication précédente, dans laquelle la molette (1) est composée de cuivre et d’au moins un autre métal.
Machine de soudure (60) pour relier une première plaque (52) et une deuxième plaque (54) d’une cuve de stockage et/ou de transport d’un gaz naturel liquéfié, comprenant au moins une molette (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
Machine de soudure (60) selon la revendication précédente, configurée pour opérer une soudure à déplacement en continue à une vitesse supérieure ou égale à deux mètres et demi/min.
Machine de soudure (60) selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12, dans lequel un premier orifice d’entrée (26a) d’un premier circuit de refroidissement (22) est diamétralement opposé à un deuxième orifice d’entrée (26b) d’un deuxième circuit de refroidissement (24), et un premier orifice de sortie (28a) du premier circuit de refroidissement (22) est diamétralement opposé à un deuxième orifice de sortie (28b) du deuxième circuit de refroidissement (24).