Brevet FR2012606A1 — publié le 19700320

2336? 1 2012606 La présente invention concerne l'usinage d'extrémité d'une canalisation de grande dimension. Pour obtenir des surfaces usinées avec précision sur l'extrémité d'une conduite de grand diamètre l'invention fournit une plaque 5 de face rotative disposée à proximité de l'extrémité de la conduite et alignée avec la surface d'extrémité de cette dernière au moyen d'un dispositif de serrage interne qui s'ajuste à l'intérieur de la conduite. Ceci maintient la plaque de face dans une position alignée 10 préalablement déterminée. Des outils de coupe sont portés par des éléments de maintien qui sont montés élastiquement et qui comprennent des moyens de guidage en vue d'établir un contact roulant avec la surface interne de l'élément annulaire. De cette façon on obtient une configuration de surface correcte et uniforme sur 1'extrémité de la 15 conduite, quelles que soient les déviations mineures qu'elle présente par rapport à une forme circulaire exacte. Divers procédés et appareils existent dans l1art antérieur pour couper des extrémités de conduites sur place. Un alignement précis est souvent exigé pour des opérations telles que le soudage automa-20 tique de joints périphériques de conduites de grandes dimensions et d'éléments analogues. En règle générale, le travail de préparation de surfaces d'extrémités est réalisé dans de grands ateliers de construction mécanique comportant ion outillage lourd et massif. Il faut disposer d'un moyen pour maintenir les pièces, par exemple, de grandes 25 conduites, fermement et avec précision pendant que l'usinage est réalisé sur leurs surfaces d'extrémité. Même après que "les extrémités de conduites sont usinées soigneusement dans 1*atelier, le transport sur place a souvent pour résultat un bosselage, un cintrage ou d'autres déformations qui peuvent écarter la surface d'extrémité du plan 30 rigoureux exigé en vue d'opérations de soudage de précision et d'opérations associées ou analogues. La coupe-sur place est réalisée jusqu'ici par des chalumeaux coupeurs, par exemple, mais les résultats sont très grossiers. Aucune des techniques de coupe ou de conformation du domaine de la technique antérieure n'est satisfaisante actuellement. 35 Par conséquent, on a besoin d'un appareil relativement simple, léger et portatif pour finir les extrémités de conduites sur le chantier. Celui-ci est souhaitable pour obtenir les surfaces ou biseaux, conformées spécialement exigées pour obtenir des soudures de bonne qualité qui sont essentielles pour des conduites de gaz, des canali-40 sations à pétrole et autres grandes conduites. La présente invention se propose en particulier de combiner à un mécanisme de s-errage de conduite plus ou moins classique, comme celles utilisées dans la construction de canalisations, les riécrnismes exigés. L'invention fournit xrn moyen de coupe manoeu-fo-nr- fomer le {-mr-fsoe cru forme désirée sur l'extrémité d BAD ORIGINAL 69 23367 "2" 2012606 l'élément .bubulaire et un procédé-, étant donné" que d'autres types d'appareils, pouvant parvenir au même résultat peuvent être aisément envisagés une- fois , que les principes de la présente invention sont connus. " • 5 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullèment limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin.; 10 La figure 1 est une vue-transversale, en partie en coupe, suivant la ligne A-A de la figure 2 : La figure 2 est une:vue en coupe longitudinale partielle de l'appareil suivant l'invention ; La figure 3 est une vue de détail à une plus grande 15 échelle, montrant certains couteaux et éléments d'alignement ou de mise en place de l'invention» Sur les figures 1 et 2, on voit un appareil de la présente invention représenté comme comprenant un ensemble d'éléments des tinés à maintenir un grand élément tubulaire, tel qu'une conduite 20 tout en formant une forme ou profil désiré sur sa surface d'extrémité annulaire» De grandes conduites d'acier sont utilisées pour la construction de grandes canalisations, par exemple en vue de la transmission de gaz naturel, de pétrole liquide et de ses produits et d'autres matières. L'..élément 11 peut, par' exemple, être une 25 conduite d'acier ayant un diamètre compris entre 75 centimètres et 1,20 mètre, ou un diamètre plus grand „ • Une machine, de serrage de conduite interne est représentée,. en partie, comme comprenant un ensemble de patins de serrage . 13 venant en^contact avec la paroi de la conduite. Ces patins sont 30 montés sur un "bâti de serrage, non représenté en détail, répartis autour de l'axe de la conduite de façon à serrer sa surface interne lorsqu'ils sont déplacés .vers.leurs positions dirigées radiale-ment vers l'extérieur. Chaque patin .1-3 de serrage de conduite est ^ supporté par-une tige extensible radialement 15 qui est guidée, • .35, comme représenté en particulier sur la figure 2, par 1 ' intermédiaire d,'une -ou. plusieurs ,bagues de guidage 1? d'une-'forme annulaire. Les tiges, 15. peuvent ,v"ê,trs" sorties: vers la-position de s-err'age ou rentrées vers la-position de desserrage par m moyen de manoeuvre - .approprié quelconque, tel qu'une structure actionnée par des cames 40.ou des.genouillères, A titre d'exemple, on voit une genouillère BAD origine 69 23367 - 3 - 2012606 consistant en un arbre central 21 mobile dans le sens longitudinal, qui, lors d'un mouvement axial, soit vers la droite, soit vers la gauche (sur la Figure 2), a tendance à fonctionner pour déplacer les tiges ou "barres 23 de la genouillère. Ces dernières sont reliées 5 par leurs extrémités internes à un moyeu central 25 fixé à l'arbre 21. Chacune de ces biellettes 23 de la genouillère est articulée en 26 à une tige de serrage de manoeuvre pouvant coulisser radialement 15, dont chacune porte un des patins de serrage 13» lorsque l'arbre 21 se déplace vers la gauche, comme représenté sur la fi-10 gure 2, les patins de serrage sont serrés. Lorsque l'arbre 21 se retire vers la droite, les patins de serrage se dégagent de la position de serrage. D'autres types de mécanismes à genouillère ou cames, peuvent être utilisés pour actionner et dégager les patins de serrage, de façon connue en soi dans la technique» La tige 21 15 peut être actionnée par un moyen approprié quelconque, tel que des éléments hydrauliques ou mécaniques, non représenté sur le dessin. Bien qu'une seule bague de patins de serrage soit représentée^ le dispositif de serrage peut utiliser plusieurs ensembles espacés le long de la conduite. Le mécanisme de serrage proprement dit est ' 20 relativement classique et ses éléments détaillés ne font pas partie de la présente invention. Toutefois, son bâti est modifié ou adapté dans le cas présent pour supporter les éléments d'alignement et de manoeuvre nécessaires qui servent à usiner les extrémités de la conduite à la forme désirée, comme il sera décrit 25 ci-après» L'élément de support principal du mécanisme d'usinage des extrémités comprend un arbre creux principal et non rotatif 30. Sur cet arbre est monté coulissant et claveté un manchon non rotatif 31» Ce dernier supporte en vue de tourner une enveloppe ou 30 croisillon 32. Le croisillon 32 est incorporé à une plaque de face 3^ ou est fixé par cette dernière. Une roue dentée 36 est également incorporée au croisillon 32, roue dentée qui est destinée à être entraînée pour tourner autour du manchon 31 et de l'arbre 30 par la petite roue à denture droite allongée 38 d'un moteur hydrau-35 lique électrique ou d'un autre moteur 40. Ce moteur est supporté par un élément fixe 42 fixé à une partie - appropriée de l'appareil à bâti de serrage principal, non représenté en détail. Le croisillon 32 tourne sur le manchon 31» en étant supporté par des paliers antifriction 96. Le manchon 31 est empêché 40 de tourner par rapport à. l'arbre 30 par l'intermédiaire d'une M 69 23367 - » - 2012606 clavette 42, et on voit que le manchon 31 et le croisillon 32, peuvent coulisser le long de l'arbre. Sur le côté gauche de la plaque de face 34 sont montés une série de bras 50, de préférence au nombre de trois, chacun étant articulé sur un pivot 52 fixé à la 5 plaque de face» Ces bras articulés peuvent osciller autour de leur pivot respectif 52 qui constitue leur support sur la plaque de face 34. Chaque bras 50 porte un galet 54 de guidage et de mise en place de couteau, supporté par un axe 56 monté près de l'extrémité opposée du bras 50 éloignée du pivot 52. Ces galets 54 peu— 10 vent tourner librement sur leurs axes 56 et sont destinés à s'ajus ter à l'intérieur et à rouler autour de la surface interne de la conduite 11, dont la surface d'extrémité doit être usinée à la for me ou au profil désiré. Chaque bras 50 présente un évidement 60 dans lequel est 15 placé un ressort de compression puissant 62. Chaque ressort 62 est destiné à appuyer contre un élément de butée 64 qui est fixé à la plaque de face 34. L'agencement est tel que les galets sont nonnar-lement poussés radialement vers l'extérieur de l'arbre creux central 30. Une butée limite 70 est prévue pour chaque bras 50 afin 20 de limiter la mesure dans laquelle les bras 50 et les galets 54 peuvent basculer vers l'écart du centre de la conduite. Ces bras ont pour but principal de porter les éléments de coupe pour usiner l'extrémité de la conduite à la forme désirée. Les galets 54, qui sont également associés aux dispositifs de coupe , qui en fait cou-25 pent ou conforment les extrémités des conduites, ont pour but d'as surer que la surface est usinée avec précision tout autour de l'extrémité annulaire de la conduite dans' une relation préalablement déterminée avec la périphérie interne de cette dernière. La raison d'exiger la précision et la relation qui vien-30 nent d'être mentionnées est que les conduites du type décrit sont souvent légèrement ovalisées. Bien qu'un dispositif de serrage robuste, tel que celui représenté et en partie décrit ci-dessus, ait tendance à ramener la conduite sous une configuration circulaire exacte, en réalité, celle-ci ne peut pas être complètement 35 circulaire dans certaines conditions. Pour former une soudure saine par un moyen automatique il est nécessaire que le profil soit le même tout autour du joint. Lorsque la conduite doit être usinée de façon à présenter un profil qui comprend, à titre d'exemple, une surface d'extrémité perpendiculaire 72, figure 3, combi-40 née à un chanfrein étroit 74, il est évidemment important que la 69 23367 - 5 - 2012606 largeur du chanfrein et de la surface plane perpendiculaire 72 soit sensiblement uniforme tout autour de l'extrémité de la conduite. Par suite, attendu que les galets 54 sont destinés à se déplacer autour de l'intérieur de la conduite, les éléments d'usinage ou 5 de coupe 75» représentés à plus grande échelle sur la figure 3» sont montés pour usiner exactement le profil exigé tout autour de la surface d'extrémité. Bien que tous les bras 50 puissent porter des couteaux identiques 75» il est habituellement préférable d'avoir des couteaux différents sur des bras différents pour cou-10 per une partie choisie de la forme ou contour d'extrémité désiré. Chaque bras 50, en plus des galets 54 et des couteaux 75, porte un galet d'appui monté transversalement 80. Ce galet, dans chaque cas, est monté sur un essieu 82 supporté par des paliers appropriés 84 fixés au bras 50» Ces galets 80 viennent ensuite en 15 contact avec la plaque de face 34, comme représenté sur la figure 2, de sorte que lorsque la plaque de face se déplace vers la conduite, les galets 54, que portent les bras 50, sont introduits dans 1'extrémité de la conduite. Chaque galet 54 présente une surface externe ou antérieure biseautée 55 qui facilite l'opération consistant 20 à introduire le galet dans l'extrémité de la conduite. Ceci exige de faire osciller chaque bras 50 contre la force de son ressort de compression 63» Les galets 5^ et les bras 50 qui les supportent» sont mis en position de manoeuvre par la plaque de face 34» Deux vérins 25 hydrauliques 90 sont montés sur un élément de support fixe 91» chaque cylindre ayant un piston 92 relié par une tige 94 de piston à une bague 95 qui est fixée au manchon 31. En raison des paliers 96, qui servent de paliers de butée ainsi qu'à offrir un support rotatif, le croisillon 32 est poussé en avant par les pistons 92'» 30 Les commandes des vérins hydrauliques à pistons (90, 92) ne sont pas représentées» Il est bien entendu que les inayaux 93 et 97 sont raccordés à une pompe hydraulique appropriée ou à un autre élément' de commande, par exemple, une vis entraînée par un moteur, de sorte que les pistons peuvent être introduits ou sortis 35 à l'unisson afin de faire avancer ou de retirer la plaque de face 34 avec ses bras 50 et les éléments asservis et d'usinage, de coupe ou de meulage. Une description supplémentaire apparaît comme étant inutile'. On voit que le croisillon 32 tourne autour'de l'arbre 40 central 30 et également autour dé 11 arbre de manoeuvre de serrage 21 fjAP OBIQIN^ 69 23367 , _g_ ' 2012606 contenu dans ce dernierc Des joints étanches de portée ^cnt prévus, comme représenté en 96® La roue à denture droite 385 qui entraîne le croisillon et la plaque de face, est allongée de sorte que quelle que soit la position longitudinale de la roue dentée plus grande 5 36 et du croisillon 32 9 les roues dentées restent en prise et ainsi, la plaque de face 3^ est entraînée par le moteur chaque fois que le moteur 4-0 est actionné» Pour résumer sommairement le fonctionnement lorsque l'appareil doit être utilisé, on place la structure de serrage 13, 10 dans la conduite 11 qui doit être usinée sur sa surface d'extrémi-» té0 Après que le dispositif de serrage a été introduit d'une distance appropriée, on déplace les patins de serrage 13 en déplaçant la tige 21s à l'aide d'un moyen hydraulique ou d'un autre moteur approprié9 non représenté, afin de les déployer dans la position 15 de serrage étroite Ensuite, on actionne les pistons hydrauliques 92 pour pousser le manchon 31 et le croisillon 32 vers la gauche, figure 2e Cette action fait entrer les galets 5^ à l'intérieur de la conduites en faisant basculer les "bras 50 radialement vers l'intérieur contre la résistance des ressorts de compression 62» 20 Ces derniers sont des ressorts puissants et ils ajustent les galets 54 fermement contre la surface interne de la conduite en un point voisin de son extrémité antérieure» L'appareil est poussé dans la conduite jusqu'à ce qu'une position de calibre ou d'arrêt soit atteintes Le croisillon est ensuite mis en rotation par le 25 moteur 4-0 pour usiner la surface, les couteaux 75 étant meules pour couper le profil ou la configuration désirée sur l'extrémité de la conduiteG Un dispositif de mesure (non représenté) fait avancer les couteaux à mesure que le métal est enlevé® Si on le désire, un ou deux couteaux peuvent être conformés pour couper une partie du 30 profil et les deux autres (ou un seul) peuvent être conformés pour couper le reste0 Les galets 80 sont poussés vers l'avant par la plaque de face 349 les "bras 5'0 portant les couteaux et les galets de guidage 54 qui relient 1eintérieur de la conduite pour osciller vers l'intérieur 35 et vers l'extérieur selon les besoins» Etant donné que les couteaux sont associés à ces galets, ils suivent'les contours de la conduite s mtme si cette dernière est légèrement ovalee Par suite, chaque élément du profil de la surface d'extrémité et de la partie de face chaufreinée 7-'+s a 11116 largeur uniforme sur la périphérie de la 40 conduite § comme l'ont également tous les autiNés éléments telle que copv 69 23367 - 7 - 2012606 la surface perpendiculaire 72. Ceci suppose que la pâroi de la conduite a une épaisseur uniforme» Si la conduite présente des points ou parties qui sont plus ou moins épaisses que d'autres, la largeur d'un élément de la surface 72 peut §tre modifiée légère*» 5 ment sans nuire à la formation d'une bonne soudure0 On voit que la configuration exacte de la surface ou du profil d'extrémité peut être modifiée selon les besoins5 étant donné que les couteaux 75 peuvent être meules ou conformés et/ou mis en place sur les bras 50 dans la combinaison ou conformation 10 désirée afin d'obtenir une configuration désirée quelconque® Lfappareil qui vient d'être décrit s'est avéré comme étant particulièrement avantageux dans son bute L'association des couteaux guidés sur une plaque de face rigide associée en fonctionnement à un. dispositif de serrage solide fournit une monture 15 solide qui peut être utilisée in situ„ L'appareil est légers en considérant sa rigidité et sonmontage, par rapport au tuyau9 faci Il est entendu que la présente invention a été décrité ci-dessas à titre d'exemple-et que l'on peut faire varier les 20 détails de l'installation sans s'écarter de l'esprit de l'inven-tion0 Dans le sens du procédés l'invention comporte un procédé perfectionné en vue d'usiner des surfaces annulaires relativement étroites d'éléments tubulaires creux avec un degré de précision élevéo Le recours à un dispositif de serrage interne en vue d8obte-25 nir un alignemenb primaire et l'utilisation des galets de cames de surface 5^5 ou des éléments équivalents, pour guider chaque couteau lorsqu°il passe autour de la surface à usiner, offrent une commande ferme sur chaque couteauB Ceci permet de maintenir une précision élevée de la largeur et des dimensions des diverses coupes ou élé-30 ments formés de la surface d'extrémité* Evidemment5 si on le désire, le galet de came 54- ou un élément équivalent, qui est maintenu poussé élastiquement contre une surface cylindrique de la conduite ou d'un autre corps an nu.-lai:oe.s peut êi.-e maintenu contre une surface externe9 si on le 35 désire'o De mêmes bien qu'un galet rotatif soit préféré, un galet glissant peut être utilisé à sa places au moins dans certains cas'o Egalement, au lieu d'outils de coupes les éléments d"usinage ou de conformation peuvent consister en des cnitils de meulage, pouvant tourner individuellement par un moyen classique ou être fixés pour '4-0 tourner avec les bras 50D copv 69 23367 - s - 2012606 Comme il est signalé ci-dessus, ce type d'usinage9 utilisable sur place dans des conditions de pose de conduites, par exemples fournit une précision de surface d'extrémité qui facilite dans une grande mesure le soudage automatique de grandes condui-ip tes0 Jusqu'ici cette opération n'a pas été pratique dans l'industrie» Il va de soi que l'invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans s.es éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications -IO annexées o 69 23367 -s- 2012606 REVENDICATIONS 1„ Procédé pour usiner la surface d'extrémité annulaire d'un grand corps cylindrique creux, caractérisé par le fait quBil comprend les étapes suivantes s serrer le corps pour le maintenir dans une position à peu près circulaire, monter un outil de coujje 5 et un élément asservi sur un support rotatif faisant face à la surface annulaire et pousser élastiquement l'élément mené contre une surface cylindrique du corps lorsque le couteau se déplace autour de la conduite de façon à maintenir -une commande étroite sur la position du couteau par rapport à la surface cylindrique et à 10 conformer la siîrface d'extrémité avec précision et uniformément par rapport à la surface cylindrique0 2a Appareil dEusinage sans centre caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de serrage interne destiné à maintenir un corps annulaires un moyen pour actionner le dispositif de 15 serra.ge vers la. position de serrage et à partir de. celle-cis un moyen mobile radialement par rapport au corps annulaire et supporté par le moyen,AîuEâïspos ï?if de serrage pour usiner l'extrémité de la conduites ^ inoyen mené associé au moyen d°usinage et destiné à venir en contact avec une surfaee cylindrique du corps annu-20 laire et un moyen pour mai tenir élastiquement le moyen mené contre la surface cylindrique afin de guider le moyen dcusinage avec précision par rapport à la surface cylindrique pendans son opération, 3!c Appareil selon la Revendication 2 5 caractérisé par le fait que le.moyen d'usinage est un couteau0 25 l>-o Appareil selon la Revendication 3S caractérisé par le fait qu'une série d'éléments menés et de couteaux sont prévus5 chaque élément mené et cliaque couteau étant associés l'un à l'autre sur un bras oscillants un ressort comprimé maintenant élasti~ quement le bras oscillant vers l'extérieur, l'élément mené étant 30 en contact avec une surface cylindrique de la conduitec 5o Appareil selon la Revendication caractérisé par le fait que le moyen mené est un galet0 60 Appareil selon la Revendication 2§ caractérisé par le fait que le-galet vient en contact avec la surface cylindrique in« 35 terne du corps annulaireo . 7ro Appareil selon la Revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen dBusinage est monté sur un bras oscillant et que ce dernier est monté sur une plaque de face rotative supportée par le bâti du dispositif de serrage» 40 8c Appareil selon la Revendication 2, caractérisé par le fait ■api 69 23367 - 10 2012606 qu'il comprend un support tubulaire creux, un palier supportant „un manchon ou croisillon rotatif sur le support tubulaire, une plaque de face disposée sur le manchon ou croisillon et une série de bras oscillants portant des couteaux articulés à la plaque de farfe. 9. Appareil selon la Revendication 8, caractérisé par le fait que le croisillon porte une roue dentée entraînée, destinée à actionner la plaque de face et les couteaux» 10, Appareil selon la Revendication 8, caractérisé par le fait que chaque bras oscillant porte un galet de contact rotatif destiné à suivre la surface cylindrique et qu'un moyen élastique disposé entre la plaque de face et les bras pousse le galet contre la surface cylindrique. QAD ORIGINAL