Brevet FR2002200A1 — publié le 19691017

i 2002200 La présente invention concerne un mandrin ou dispositif de compression, pour sertissage (ou emboutissage), actionné par fluide, dans lequel une pression radiale élevée doit être exercée sur une pièce introduite dans son centre. 5 On peut donner comme exemples de ce dispositif les pinces ou mandrins de sertissage servant à sertir des raccords sur des extrémités de tuyaux sous pression ou de câbles, des matrices diverses de moulage, des mandrins ou pinces utilisés sur des machines-outils, des établis ou encore des éléments de vérins 10 élévateurs. Ces dispositifs (désignés dans la suite par l'expression "mandrin (ou outil) de serrage"), lorsqu'ils ne sont pas de petites dimensions et agencés pour être actionnés manuellement, comprennent normalement des segments de douille qui peuvent être rapprochés à force par coulisseaux hydrauliques individuels 15 actionnés simultanément, ou par cames enveloppantes, ou encore par embiellages,. Des réalisations de ce genre sont plutôt compliquées et coûteuses, et ne peuvent facilement être adaptées à des usages variés, tels par exemple, que sertissages de tuyaux de différents diamètres. 20 L'invention a donc pour objet principal un outil de sertissage hydraulique perfectionné, remédiant aux inconvénients des dispositifs antérieurs et de réalisation relativement économique et simple, bien que de fonctionnement très satisfaisant et facilement adaptable à des utilisations variées comme indiqué 25 dans la suite. L'outil hydraulique ou pneumatique selon l'invention comprend une série d'éléments primaires de douille répartis avec vide central, une série d'éléments" secondaires de douille entourant la série primaire, et un manchon élastique entourant la 30 série secondaire, une enceinte étant agencée autour de ce manchon afin de recevoir le fluide sous pression agissant sur le manchon afin de repousser les éléments secondaires et primaires de douille simultanément vers l'intérieur, les éléments primaires étant séparables des éléments secondaires pour pouvoir être remplacés .35 par d'autres, sans démontage des éléments secondaires ou du manchon de l'outil. Les éléments secondaires et primaires sont reliés de préférence par cannelures ou autre assemblage de coulissement. 69 04163 2 2002200 Les éléments primaires de douille peuvent être constitués de pièces simples en forme de segments, dont la surface intérieure est courbe ou de profil, correspondant à des opérations particulières de serrage ou sertissage, ou encore de manière à délimiter 5 entre elles une ouverture octogonale ou de toute autre forme, cette surface intérieure comportant même des saillies de toute forme pour effectuer des opérations spéciales, telles que poinçonnage de trous radiaux dans des tubes ou cisaillage de barres ou tubes. Ce dispositif de sertissage ou de serrage selon l'inven-10 tion peut donc être utilisé pour des opérations telles que sertissage ou emboutissage de tubes ronds ou profilés ou extrémités de câbles, refoulage de filetages d'extrémités de tubes, cisaillage ou perforation de tubes en matériaux divers. Le dispositif peut être également utilisé comme mandrin de serrage, de tour ou 15 d'étau. Il peut de plus être facilement, adapté pour passer d'une application à une autre, ou d'une dimension de pièce traitée à une autre. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre de deux- réalisa-20 tions de dispositifs, et des dessins associés sur lesquels : la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif de serrage ou de sertissage selon l'invention (suivant la ligne 1-1 de la figure 2), do.nt la moitié droite représente les éléments mobiles en position de fonctionnement et la moitié gauche en 25 position normale de repos, la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne 2-2 de la figure, les éléments mobiles étant en position de repos, la figure 3 est une vue éclatée en perspective du dispositif de la figure 1, dont une partie seulement des éléments est 30 représentée, la figure 4 est une coupe transversale d'une variante de dispositif, selon la ligne 4-4 de la figure 5, la figure 5 est une coupe axiale de cette variante, suivant la ligne 5-5 de la figure 4 et dont une partie est séparée, 35 la figure 6 est unevue en perspective de deux segments du dispositif des figures 4 et 5, et la figure 7 est une vue analogue du segment 4l de la figure 6, mais comportant une modification. 69 04163 3 2002200 Dans la réalisation de l'invention des figures 1 à 3, le dispositif de sertissage ou serrage (destiné comme on le" verra dans la suite au sertissage des raccords d'extrémités de tuyaux à haute pression) comporte entre autres éléments, six 5 segments secondaires 10 de douille. Ces segments sont métalliques usinés en forme de coin et délimités aux deux extrémités par des surfaces cylindriques concentriques, de manière à former un anneau ou douille lorsqu'ils sont rapprochés. Ces segments 10 sont munis sur leurs surfaces de rappro-10 chement de ressorts 16 servant à les écarter les uns des autres, lorsqu'ils sont déplacés radialement vers l'extérieur, ces ressorts étant maintenus par des évidements associés 17, ménagés dans les segments voisins. Les segments 10 sont maintenus dans une cage annulaire ou 15 boîtier 18, des lèvres 19 recouvrant des épaulements d'anneaux 20, 20a du boîtier, pour limiter leur déplacement radial lorsque la pression de serrage est exercée, comme on le verra dans la suite. Les anneaux d'extrémité 20, 20a sont usinés et fixés sur l'élément annulaire 18 du boîtier métallique par des vis 22 traversant leur 20 périphérie. Une enceinte annulaire 23 est réservée entre la surface cylindrique des segments 10 et la cage cylindrique 18 dans lequel le fluide haute pression, hydraulique ou pneumatique, peut être introduit par un raccord convenable 24. Un autre raccord 24a est 25 fermé par un bouchon de purge et peut également supporter une soupape de sûreté, éventuellement, soupape pouvant être également disposée en un autre point. Le volume 23 est rendu suffisamment étanche au fluide entre la cage cylindrique et les anneaux d'extrémité aux extrémités 30 d'un manchon ou diaphragme cylindrique 25 ; celui-ci peut être armé et même doublé, ce manchon 25 est fixé entre des surfaces circulaires chanfreinées de la cage cylindrique 18 et les anneaux ou brides d'extrémité 20 et 20a, ses extrémités pouvant être préformées en épanouissement 25a à nervures, sur chaque extrémité, 35 pour s'adapter aux surfaces chanfreinées conformées suivant leur forme et diamètre. Le manchon 25 ferme l'enceinte étanche 23 sous pression et. est appliqué par cette pression sur la surface extérieure des segments secondaires, en direction du centre, sans qu'il sc.it nécessaire d'utiliser des pistons hydrauliques intermédiaires 40 eu éléments analogues. 69 04163 4 2002200 Bien que le dispositif tel que décrit jusqu'ici puisse donner satisfaction en bien des cas, particulièrement lorsque le manchon 25 est suffisamment rigide, on a constaté dans la plupart des modèles que, lorsque ce manchon est refoulé puis 5 pincé dans les intervalles des segments 10, la pression ayant été relâchée, ces segments sont rappelés vers l'extérieur et écartés les uns des autres, puis rapprochés. Pour éviter cet inconvénient, il est avantageux de chanfreiner les arêtes longitudinales des segments en 26 comme 10 indiqué ( figure 2). Les intervalles délimités ainsi par ces chanfreins sont de préférence remplis par des organes 27 en forme de coin ou prisme triangulaire allongé, dont cependant les arêtes sont légèrement arrondies. Ces coins ou prismes 2? remplissent sensiblement l'intervalle triangulaire compris entre 15 les chanfreins 26 des segments 10. Pour déplacer ou changer les segments 10, il est nécessaire de démonter l'un ou l'autre des anneaux d'extrémité 20 ou 20a, ce qui interrompt l'étanchéité entre le manchon 25 et la cage 18. Ainsi, lorsque le dispositif doit être utilisé pour 20 fixer ou sertir des raccords sur des tuyaux de diverses dimensions, ou pour effectuer l'une des opérations indépendantes d'une série( par exemple sertissage, cisaillage ou perforation de tubes), les segments ne peuvent être utilisés directement pour traiter convenablement la pièce qui y est centrée ( non 25 représentée). L'outil de serrage selon l'invention doit en conséquence comprendre en liaison à la fois des segments de douille primaire et secondaire. Des liaisons à rainures et clavettes, telles qu'indiquées 30 en 31, entre les douilles primaire et secondaire assurent leur alignement mutuel. Des liaisons d'indexation de ce genre sont décrites dans le brevet australien n° 280 928. Chaque clavette ou goupille est alors- soudée par points dans l'une des rainures. 35 De même, pour maintenir les divers éléments primaires 30 de douille en alignement mutuel, des liaisons rainure/clavette 32 analogues sont agencées dans les surfaces en regard des éléments primaires 30. De phs, des ressorts 33 sont disposés sur ces surfaces 40 en regard pour les écarter au desserrage de l'outil de même manière que les ressorts 16 déjà mentionnés . 69 04163 5 2002200 Les surfaces intérieures des segments 30 sont de forme et dimension correspondant à l'opération qui doit être effectuée sur la pièce placée au centre (non représentée). Les anneaux d'extrémité 20 et 20a maintiennent les éléments secondaires 10 et un autre anneau plus mince 39 est fixé sur l'un des deux par des vis 25 les maintenant sur le boîtier annulaire 18. Cet anneau 35 peut être enlevé indépendamment des anneaux 20 et 20a et permet l'accès nécessaire aux éléments primaires 30 de douille et leur remplacement par d'autres éléments 10 convenant à une opération différente, sans toucher aux éléments secondaires 10 ou au diaphragme 25. Dans la variante de réalisation des figures 4 à 7, la liaison entre éléments secondaires et primaires est modifiée. Celle-ci permet une adaptation plus facile en certains cas à 15 1'échange des éléments primaires sans déplacer les éléments secondaires. Dans cette seconde réalisation» le boîtier, le diaphragme de boîtier et les anneaux sont analogues à ceux de la première et sont indiqués par les mêmes références» comme du reste les 20 autres éléments communs aux deux dispositifs. Cependant, les éléments primaires 40 de segments de douille et les éléments secondaires 4l sont dans ce cas reliés par des cannelures au lieu du dispositif 31- de clavette-goupille et rainure. De plus les ressorts de séparation tels que 33 des 25 éléments primaires sont supprimés, bien que les ressorts 16 entre éléments secondaires 4l soient conservés. La liaison rainure/ ulavette entre les segments a été conservée, comme représentée en 43. La figure 6 indique que les segments secondaires 4l 30 -.emportent à chaque extrémité des saillies d'épaulements qui accrochent des épaulements correspondants des anneaux d'extrémité 2C et 20a et qui limitent le déplacement radial vers l'intérieur des deux séries d'éléments ; de plus un épaulement 45 l'extrémité des segments secondaires 4l limite le déplacement 35 longitudinal des segments primaires 40 par rapport aux segments .secondaires ^1. Les segments primaires 40 peuvent ainsi être facilement r^v-ires a-; l'outil, lorsque l'anneau plus étroit d'extrémité 35 enlevé et que d'autres segments primaires sont- mis en place 69 04163 6 2002200 correctement à la fois longitudinalement et radialement par coulissement dans l'outil jusqu'au contact des épaulements 45 avec les segments secondaires. L'adaptation de l'outil à des pièces ou travaux de 5 dimensions variées est donc une opération simple et facilement réalisable sur le chantier. Une variante de la liaison entre les segments primaires et secondaires est représentée sur la figure 7. Les frais d'usinage des cannelures sont évités dans ce 10 cas par l'adoption d'une rangée de saillies tronconiaues 50. Celles-ci peuvent être constituées par des vis à. têtes tronconi-ques (ou contre-fraisées, cas-de la figure 7) ou des pièces troneoniques séparées de métal assujetties par vis de fixation, ou autre dispositif convenue sur la surface intérieure du segment 15 secondaire 4l de douille, pour remplacer l'élément mâle de queue a'aronde. Le manchon ou diaphragme 25 est moulé de préférence en polyuréthane» la cage, les anneaux les éléments étant avantageusement coulés ou usinés en acier à haute ténacité. 20 Des modifications et variantes restant dans le cadre des revendications annexées peuvent être apportées aux réalisations décrites et représentées. Le manchon ou diaphragme par exemple n'est pas obligatoirement cylindrique. Dans certains cas, par exemple, quatre segments sensible-25 ment triangulaires entourés par un manchon rectangulaire contenu dans un boîtier de même forme» peuvent être adaptés. L'invention permet d'appliquer des pressions d'emboutissage élevées dans un appareil intégralement portatif, muni éventuel lement d'un manche-support (non représenté). L'appareil peut 3? reposer sur un établi, ou un support simple avec son axe horizon-tal ou vertical» même par exemple si une pression d'emboutissage très élevée de 45 kg/mm1- doit être exercée. L'effort est intégralement interne et ne nécessite aucun point extérieur d'appui nécessitant un montage robuste du dispositif. 35 Dans le cas de très hautes pressions, le diaphragme peut ëtr-e réalisé de manière satisfaisante en polyuréthane armé de fibre de verre. Cn peut également utiliser des diaphragmes en "Néoprène" u"d autre matière plastique» et même des diaphragmes élastiques 4-0 en métal. 69 04163 7 2002200 La pression hydraulique élevée, souvent nécessaire, n'est exercée qu'un temps très court et sur une course réduite j en conséquence l'alimentation sous pression peut être obtenue sur place à partir d'air comprimé, d'un fliide hydraulique basse pres-5 sion ou même d'un générateur actionné à main, agissant par exemple sur un piston de grande section accouplé sur un piston de faible section qui comprime le fluide. Il est également possible d'engendrer des hautes pressions de fluide par explosion d'une petite charge de poudre contre le 10 piston mobile d'un cylindre hydraulique, cette charge étant du genre utilisé dans les pistolets de rivetage. Un autre avantage du nouveau dispositif est de ne pas nécessiter de graissage, ce qui élimine le risque de souillure des raccords de tuyaux ou autres pièces à emboutir. 69 04163 8 2002200 REVENDICATIONS 1. Outil hydraulique comprenant une série d^léments primaires de douille, laissant un vide central, une série d'éléments secondaires de douille, entourant la première, et un ? manchon flexible entourant les éléments secondaires, une enceinte agencée autour de ce manchon pouvant recevoir un fluide sous pression pour agir sur celui-ci et refouler ainsi à la fois les éléments secondaires et primaires simultanément vers l'intérieur, les éléments primaires étant séparables des éléments secondaires 10 et remplaçables par d'autres éléments primaires sans déplacer de l'outil les éléments secondaires ou le manchon. 2. Outil selon la revendication 1 dans lequel le boîtier contenant ladite enceinte comprend une cage annulaire munie d'anneaux à chaque extrémité, destinés à limiter le déplacement 15 axial desdits éléments de douille, et ledit manchon est fixé à chaque extrémité entre les anneaux respectifs et la cage annulaire . 3= Outil selon la revendication 2, dans lequel lesdits éléments de douille sont munis de saillies pouvant être au 20 contact d'une collerette desdits anneaux d'extrémité, afin de limiter le déplacement vers le centre de ces éléments. 4a Outil selon l'une des revendications précédentes dans lequel les éléments secondaires de douille sont munis de ressorts sur leurs surfaces en regard, afin de les écarter dans leur 25 déplacement radial vers l'extérieur, ces ressorts étant maintenus dans des évidements associés, ménagés dans lesdites surfaces d'éléments. 5» Outil selon l'une des revendications précédentes dans lequel lesdits éléments primaires et secondaires comportent sur 30 leurs surfaces voisines des rainures avec des clavettes coopérantes» 6. Outil selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel des cannelures, ou un dispositif de liaison à coulisse équivalente relient les éléments secondaires et primaires. 7« Outil selon l'une des revendications précédentes dans 35 lequel des éléments secondaires de douille sont chanfreinés sur leurs arêtes longitudinales extérieures, des éléments en coin eu prismes triangulaires pouvant se placer dans les intervalles délimités ainsLerire les éléments de douille et ledit manchon. 69 04163 9 2002200 8. Outil selon l'une des revendications précédentes dans lequel le boîtier entourant ladite encénte comprend une cage annulaire munie d'un anneau ou bride à chaque extrémité, le' premier anneau d'une extrémité de cage limitant le déplacement 5 axial des deux séries d'éléments primaires et secondaires, le second anneau de l'autre extrémité limitant le déplacement des éléments primaires vers celle-ci et ledit manchon est fixé à chaque extrémité entre les premier et second anneaux respectivement et la cage. 10 9' Outil selon la revendication 8 dans lequel lesdits éléments secondaires comportent des saillies destinées à buter sur une collerette desdits premier et second anneaux de manière à limiter le déplacement radial maximal des éléments secondaires et primaires. 15 10. Outil selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel lesdits éléments secondaires et primaires de douille sont munis de ressorts intercalés entre leurs surfaces en regard de manière à les écarter dans leur déplacement radial vers l'extérieur, ces ressorts étant maintenus dans des évidements associés ménagés 20 dans lesdites surfaces. 12. Outil selbn la revendication 2 dans lequel ledit manchon est en polyuréthane moulé en forme annulaire, ses extrémités étant profilées de manière à constituer un joint d'étanchéité entre lesdits cages et anneaux. 25 Outil selon la revendication 6, dans lequel ladite liaison équivalant à des cannelures comporte une rangée d'éléments en saillies à dépouille, fixés sur la surface intérieure de chacun des segments secondaires.