Brevet FR2226260A1 — publié le 19741115

L'utilisation de tuyaux en matiere thermoplastique, à la place de tuyaux en métal ou en matières corrosives,- devient prépondérante dans la réalisation de pipelines. Tes brevets des Etats-Unis d'Amériq-ue NO: 3 b13 925 et 3 552 265 décrivent des dispositifs mécaniques ou manuels et des procédés destinés au soudage de ces tuyaux. L'invention concerne un dispositif hydraulique unique, pouvant etre commandé par un opérateur et destiné à la mise bout à bout, au cafage et au soudage de tuyaux.Des éléments, commandés au moyen d'un circuit hydraulique, exercent des force de chaque cSté des tuyaux, dans un plan passant par l'axe de ces derniers de manière que des pressions égales soient appliquées sur ces tuyaux lors de leur mise bout à bout, de leur chauffage et de leur soudage. L'invention se rapporte à un appareil pouvant Etre élevé ou tiré au-dessus du sol lors de la mise en place d'un pipeline en matière thermoplastique. Cet appareil, d'utilisation aisée, conviellS à des tuyaux de différentes dimensions et il peut être mis en oeuvre à un niveau élevé au-dessus du sol. Il peut réaliser un Joint entre deux tuyaux en six minutes, alors que les appareils antérieur demandent quarante-cinq minutes pour effectuer le même travail. De plus, l'appareil selon l'invention comporte des éléments destinés à aligner axialement les tuyaux, non seulement lors de leur mise en plå- ce et de leur préchauffage, mais également au cours de leur soudage. De, vérins hydrauliquest destinés à amener axialement une extrémité d'un tuyau vers une autre, sont disposés de chaque c8té de ce tuyau de maniera que leurs axes soient situés dans un plan imaginaire contenant l'axe des tuyaux. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure I est une vue en perspective de l'appareil selon l'invention; la figure 2 est une coupe axiale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 2; et les figures 4 et 5 sont des coupes transversales, suivant la ligne 3-3 de la figure 2, du mécanisme de coupe des extrémités de tuyau et de l'élément de chauffage de ces extrémités. L'appareil selon l'invention, représenté sur la figure 1, comporte un chassies 10 auquel sont fixées deux roues ar rière 12 et 14 et deux roues avant 16 et 18, ces dernières pivotant sur ce châssis de manière à diriger le véhicule. Une poutrelle centrale 20 est montée longitudinalement sur le chgs- sis 10, parallèlement à l'axe du pipeline. Dans ce cas, cet axe coïncide avec l'axe longitudinal du véhicule. Un guidon 30 comprend deux branches semblables et approximativement paral lèles,reliées-, à une certaine distance l'une de l'autre, par une entretoise 32. Des anneaux 34 permettent l'accrochage de ce guidon à un autre véhicule, si cela est souhaité.Un dispositif 40 de soudage de tuyaux eet fixé sur le chassies du véhicule. Ce dispositif 40 est amovible de manière à pouvoir être utilisé dans un emplacement fixe lorsque les tuyaux peuvent autre déplacés. Par contre, il peut lui-m#me autre déplacé par rapport à ces tuyaux. Ce dispositif peut donc etre placé dans une cavité ou "niche" d'un pipeline enterré devant autre réparé. Il peut également Etre commandé à distance. Il comporte des pinces fixes et espacées 42 et 44 et un support extrême 46. Entre ce dernier et la pince 44, sont -disposées deux pinces mobiles 48 et 50.Toutes les pinces 42, 44, 48 et 50 sont identiques et comportent chacune un organe de verrouillage par décentrage de manière que leur partie supérieure puisse Etre libérée et ouverte afin de loger un tuyau 58 devant autre soudé à un tuyau 56. Une tige 52 de guidage, comprenant une partie cylindrique et coaxiale 54 disposée et# fixée entre les pinces mobiles 48 et 50, est située de part et d'autre des tuyaux 56 et 58, entre le support extr#me 46 et la pince fixe 44. Les axes de ces tiges opposées 52 et 53 sont situés dans un plan imaginaire comprenant l'axe des tuyaux 56 et 58. Un prolonge- ment amovible 60 du chtssis dépasse vers l'arrière de ce dernier et comporte des rouleaux 62 d'appui des tuyaux délimitant un vé.De même, un prolongement 64, comportant des rouleaux 66, dépasse vers l'avant du chassies. Chacun de ces prolongements pivote sur le châssis, par exemple, dans le cas du prolongement arrière 60, sur un axe 68. Un ensemble 70, comportant une vis et un écrou, est orienté vers le haut et porte sur les supports 60 et 64 de manière que la position de ces derniers puisse être réglée en fonction du diamètre des tuyaux et d'autres critères. Un vérin hydraulique 76, fixé de manière convenable au chassies du véhicule est commandé à la main-au moyen d'une pompe et d'un levier 78 de manière à établir une certaine pression dans un circuit hydraulique comportant un dis tributeur/et deux conduits 80 et 82.Le distributeur 84 commande l'admission et la décharge du fluide dans le vérin 54 (figure 2). Dans une forme préférée de réalisation selon l'invention, ce vérin hydraulique est du type à deux vitesses. Dans un premier mode de fonctionnement, ce vérin, soumis à une haute pression , déplace à faible vitesse, par exemple 2,5 millimètres par course, les pinces mobiles 48 et 50. Dans son deuxième mode de fonctionnement,il est soumiù b une se deplace. basse pression mais/à grande vitesse, par exemple 50 millimètres par course. Le mode de fonctionnement dépend de l'opération à réaliser selon le procédé de soudage. Un vérin de ce type est réalisé et vendu sous la marque"ENERPAC", bien que d'autres types de dispositifs, travaillant de la manière décrite ci-dessus, conviennent également. Le vérin 54 relie les pinces 48 et 50 (figure 2Y. Il est destiné à se-déplacer-par rapport à la tige 52 fixée entre le support 46 et la pince fixe 44. Un piston 90 est fixé au milieu de la tige 52 et divise, de manière étanche, le vérin 54 en une première chambre annulaire 92 et une deuxième chambre annulaire 94. Un conduit 80 amène le fluide hydraulique dans la pince 44 au moyen d'un raccord 96. Cette pince 44 comporte un conduit transversal 98 débouchant dans la chambre 92 et communiquant avec un circuit hydraulique semblable au précédent. Le conduit transversal 98 est également relié à un conduit convenable 100 qui débouche dans un trou longitudinal 102 réalisé au centre de la tige 52 et communiquant avec la première chambre 92 par un orifice 104 de sortie. De même, un conduit 82 est relié, par une ouverture 106 réalisée dans le support 46, à un conduit transversal 108 de ce dernier, semblable au conduit 98, prolongé par un conduit 110 qui communique avec un trou intérieur 112 de la tige 52,1ui-m8me débouchant par un orifice 114 dans la deuxième chambre 94. La figure 3 représente la pince 44. Cette dernière comporte une partie inférieure 120 fixée au chassie 10 et sur laquelle une mâchoire mobile et supérieure 124 pivote par un axe 122. La pince 44 supporte les tiges 52 et 53 dont les axes sont disposés dans un plan imaginaire comprenant l'axe du tuyau à souder. Ce dernier passe dans une ouverture 126 délimitée par la partie inférieure et la mâchoire, Des entretoises convenables peuvent Autre montées dans la partie fixe et la mâchoire mobile de la pince de manière à adapter cette dernière aux différentes dimensions des tuyaux.La partie inférieure et fixe 120 comprend un rebord extérieur 128 sur lequel une poi gonze 130 et un mécanisme 132 de verrouillage à articulation décentrée sont fixés. Lorsque la poignée 130 pivote en sens inverse des aiguilles d'une montre (figure 3), l'extrémité inférieure 132 peut être dégagée du rebord 128 de manière que la mtchoire supérieure 124 puisse autre élevée et qu'un autre tuyau puisse autre mis en place. Une vis 133 permet de régler la pression de verrouillage. les figures 4 et 5 sont des vues suivant la ligne 3-3 de la figure 2 d'un dispositif 140 destiné à couper l'extrémité des tuyaux. Ce dispositif comporte une poignée 141 destinée à faciliter le positionnement du couteau sur les tiges 52 et 53 de guidage, entre la pince fixe 44 et la pince mobile 48. Un moteur électrique ou une manivelle 142 entrasse, au moyen d'un réducteur à engrenages renfermé dans le dispositif, un arbre 144 aux extrémités duquel des couteaux 146, destinés à dresser les extrémités des tuyaux, sont fixés. La figure 5 représente un élément électrique 150 de soudage destiné à ramollir les extrémités des tuyaux en matière thermoplastique avant le soudage. Cet élément 150 est également monté entre la pince fixe 44 et la pince mobile 48 et il est retenu sur les tiges 52 et 53 au moyen de bagues élastiques 152 et 153. L'appareil selon l'invention convient notamment à la réalisation de pipelines au moyen de tuyaux de polyéthylène ou de matières plastiques différentes. Les extrémités de ces tuyaux sont fondues directement et soudées l'une à l'autre, sans co1#iers,raccords,etc. Il est évident, cependant, que le rapprochement axial des extrémités des tuyaux, effectué de la manière décrite, peut également donner satisfaction dans d'autres procédés de réalisation de joints de tuyaux en matières plastiques ou en métal, par exemple au moyen de solvants ou de raccords. Le véhicule supportant l'appareil selon l'invention est destiné à etre placé au-dessous du premier tronçon ou de l'extrémité du tuyau 56 de manière que cette extrémité soit située entre la pince fixe 44 et la pince mobile 48.Le tuyau 56 est ensuite verrouillé au moyen des pinces 42 et 44. te support 60 et les rouleaux 62, dont la position verticale peut etre réglée au moyen du mécanisme 70 à écrou/à vis,supportent la partie arrière et extérieure du tuyau. Un autre tuyau 58 est mis en place dans les mâchoires ouvertes des pinces 48 et 50 de manière que son extrémité soit située entre les pinces 44 et 48, à proximité de l'extrémité du tuyau 56 précédemrent positionné. Un espace suffisant est maintenu entre les deux ex trémités des tuyaux dé manière à permettre le passage du dispositif 140 de coupe des extrémités du tuyau. La pompe hydraulique est mise en marche et le fluide sous pression circule dans la chambre 92 et Y'échappe ae la chambre 94. Il en résulte un rapprochement des pinces 48 et 50 supportant l'extrémité du tuyau 58, du dispositif 140 de coupe sur lequel porte également l'extrémité du tuyau 56. La rotation de la manivelle 142 fait tourner l'arbre 144 et les couteaux 146 de manière que les bords des extrémités des tuyaux soient ap proximativel.ent parallèles. Puis le sens de circulation du fluide est inversé, le vérin fonctionnant alors à grande vitesse, de manière que le fluide sous pression pénètre, par le conduit 82, dans la deuxième chambre 94 et s'échappe de la chambre 92 et que le sens de déplacement des pinces mobiles s inverse. Le dispositif 140 est retiré et remplacé par l'élément 150 présentant deux faces de chauffage, destiné à reposer sur les tiges 52 et 53 de guidage au moyen des ressorts 152 et 153 (figure 5).Un conducteur 160 relie l'élément 150 à une source d'énergie électrique de manière que chacune des faces opposées de cet élément soit chauffée. Le rapprochement de l'extrémité du tuyau 58 de cet élément s'effectue comme décrit ci-dessus avec le dispositif 140 de coupe. Après que les extrémités des tuyaux ont été ramollies, le sens de déplacement des pinces mobiles 48 et 50 est rapidement inversé de manière que l'élément chauffé soit retiré. Puis la pression hydraulique est exercée de manière que le tuyau 58 soit dirigé vers le tuyau 56 et que les extrémités ramollies de ces derniers entrent en contact et se soudent. Toutes les pinces 42, 44, 48 et 50 sont ensuite ouvertes. Le guidon 30 est élevé, l'entretoise 32 porte sur le support avant 64 de manière que ce dernier s'élève également et que le nouveau tuyau soit soulevé légèrement au-dessus des pinces ouvertes. te véhicule est ensuite déplacé vers l'extrémité libre du tuyau 58 pour laquelle l'opération est répétée avec un nouveau tuyau. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent #tre apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICBTIO?IS 1. Appareil destiné au soudage de tuyaux disposés bout à bout, caractérisé en ce qu'il comporte des pinces fixes, montées sur un chassie et destinées à retenir une extrémité fondue d'un premier tronçon de tuyau dans une position àxiale fixe, des pinces mobiles destinées å retenir une extrémité fondue d'un deuxième tronçon de tuyau à une certaine distance axiale de ladite extrémité du premier tuyau, ces pinces mobiles étant montées sur des tiges de guidage fixées au châssis de part et d'autre du tuyau de manière que leurs axes soient disposés dans un plan imaginaire oenntenant l'axe des extrd- mités des premier et deuxième tuyaux, l'appareil comportant également un dispositif hydraulique associé à chaque tige de guidage et destiné à déplacer les pinces mobiles vers les pinces fixes de manière que l'extrémité fondue du deuxième tuyau porte et se soude sur l'extrémité fondue du premier tuyau, ce dispositif hydraulique étant également destiné à éloigner les pinces mobiles des pinces fixes. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pinces mobiles comprennent des première et deuxième pinces espacées axialement le long du deuxième tuyau et retenues ensemble par des cylindres coaxiaux auxnites tiges de guidage et coulissant, les extrémités de ces cylindres étant hermétiquement fermées sur lesdites tiges de guidage, chacune de ces dernières comprenant un piston fixe divisant chacun des cylindres en des première et deuxième chambres annulaires, des conduits étant destinés à faire passer un fluide sous pression d'une source de fluide hydraulique à la première chambre annulaire et à permettre l'écoulement de ce fluide sous pression de la deuxième chambre annulaire, et inversement. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif hydraulique comporte des éléments de commande destinés à rapprocher ou éloigner les pinces mobiles à des vitesses choisies. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des rouleaux de guidage, disposés à l'extérieur du châssis, pouvant être réglés en hauteur, certains de ces rouleaux de guidage étant destinés à supporter la partie certains restante et non maintenue du premier tronçon de tuyau et/autres de ces- rouleaux étant destinés à supporter la partie restante et non maintenue du deuxième tronçon de tuyau. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 et 4, ca ractérisé en ce que des roues tournent sur le chassies de manière que ce dernier puisse rouler sur le sol. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les roues comprennent un groupe de roues avant pivotantes auxquelles un guidon est fixé, un élément de ce guidon étant destiné à élever le tuyau soudé au-dessus des pinces de manière que ce tuyau repose sur les rouleaux de guidage pendant que le chassies est déplacé vers l'extrémité libre et non soudée du deuxième tuyau. 7. Appareil destiné à préparer et à souder les extrémités de premier et deuxième tuyaux, caractérisé en ce qu'il comporte deux pinces fixes espacées, montées à l'arrière d'un châssis reposant sur des roues et destinées à retenir l'extrémité du premier tuyau dans une position axiale fixe, des tiges parallèles de guidage fixées et dépassant en avant de la pince fixe située le plus en avant sur le chassies, ces tiges étant disposées de part et d'autre du premier tuyau de manière que leurs axes soient situés dans un plan horizontal imaginaire contenant l'axe des premier et deuxième tuyaux, chaque tige comportant un piston fixe et des conduits destinés à amener un fluide hydraulique sous pression de chaque côté dudit piston, l'appareil comportant également deux autres pinces destinées à retenir l'extrémité du deuxième tuyau face à l'extrémité du premier tuyau et à une certaine distance, des cylindres parallèles et coaxiaux, retenant lesdites autres pinces l'une par rapport à l'autre, étant mobiles sur les tiges de guidage et délimitant, avec le piston, des première et deuxième chambres annulaires, les extrémités de ces cylindres étant fermées hermétiquement sur lesdites tiges, un dispositif d'alimentation en fluide hydraulique sous pression communiquent avec lesdits conduits de manière à amener le fluide à la première chambre annulaire et à permettre la décharge de ce fluide de la deuxième chambre annulaire ou inversement, afin que l'extrémité du deuxième tuyau soit rapprochée ou éloignée axialement de l'extrémité du premier tuyau, l'appareil comportant également des rouleaux de guidage, montés sur le bati, réglables an h5u teur et destinés à supporter la partie arrière et non mairienle du premier tuyau et la partie avant et non maintenue du deuxième me tuyau. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments destinés àcouper#angle droitsssimul- tanément, les extrémités des premier et deuxième tuyau ces éléments étant montés de manière amovible et coulissant sur les tiges de guidage. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un organe destiné à chauffer les extrémités des premier et deuxième tuyaux simultanément de manière à les faire fondre, cet organe monté ae manière amoviblelcoulissant sur les tiges de guidage. 10. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le châssis est monté de manière amovible sur les roues.