Brevet FR2298410A1 — publié le 19760820

L'invention a pour objet un mandrin de serrage pour tubes et tuyaux, notamment pour tuyaux de gaz et tuyaux d'eau, comportant à son extrémité avant plusieurs mâchoires ou griffes de serrage, réparties autour de l'axe du mandrin, pouvant se déplacer élastiquement par rapport à un support dans le sens de serrage et dotées de surfaces de serrage, et comportant également à son extrémité arrière une tige de maintien ou manche monté sur le support. On connalt un mandrin de serrage de ce genre dans lequel les mâchoires de serrage sont formées par des éléments particuliers, montés sur le support, et dont l'action de serrage ne s'exerce que dans un seul sens de rotation. C'est pourquoi ce mandrin de serrage ne peut être utilisé pour les outils de filetage que l'on doit faire tourner vers l'arrière après avoir découpé le filetage afin de les séparer à nouveau du tuyau. On connaît déjà un dispositif de serrage dans lequel les mâchoires de serrage sont serrées de l'intérieur contre la paroi du tube par un plan oblique, mais ce dispositif est très compliqué et coûteux, et il n'est donc pas utilisable pratiquement pour de petits diamètres de serrage. On connatt de plus des dispositifs dans lesquels l'élément tubulaire à façonner doit être muni d'un filetage extérieur afin de permettre de maintenir fixé l'élément tubulaire pendant le travail. C'est un but de l'invention de fournir un mandrin de serrage de construction simple assurant dans de bonnes conditions le serrage dans les deux sens de rotation même lorsque, comme c'est le cas pour les tuyaux de gaz et les tuyaux d'eau, la surface intérieure de la pièce se présente sous une forme géométrique relativement irrégulière en raison de la présence de cordons de soudure, zingages, ou autres irrégularités de surface analogues. Ce but est atteint, conformément à l'invention, avec un mandrin de serrage du type décrit plus haut grâce au fait e les mâchoires de serrage venues d'une pièce avec le support posa dent des surfaces de serrage courbées autour. de l'axe du mandrin, munies de dents approximativement sur toute leur longueur et leur périphérie, et grâce au fait qu'il est prévu à l'intérieur du support creux un mandrin d'écartement coulissant dans un filetage et s'appliquant contre des surfaces de pression des mâchoires de serrage placées à l'intérieur de ces dernières, qui s'étend au moins approximativement jusqu'à l'extrémité arrière du manche de retenue.Etant donné que les mâchoires de serrage sont venues d'une pièce avec le support, on peut donner au mandrin de serrage un très petit diamètre de serrage ; les dents des surfaces de serrage assurent une prise solide dans le tuyau et elles sont capables de transmettre les couples de rotation relativement élevés qui se produisent lors de l'opération de filetage. Les dents, disposées par exemple en forme d'anneau de cercle autour de l'axe du mandrin sont faites en matériau relativement dur et, lors du serrage, s'enfoncent dans le matériau du tuyau ce qui permet d'obtenir une liaison par concordance de formes ; de plus, grâce à la courbure des surfaces de serrage, la prise de ces surfaces dans la pièce s'effectue sur une grande surface de sorte que, même si les dents ne s'enfoncent pas profondément dans le matériau du tuyau, celui-ci est maintenu de façon très sûre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, les éléments essentiels pour l'invention étant représentés sensiblement à I'échelle, dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale du mandrin de serrage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de devant du mandrin de serrage selon la figure 1. Le mandrin de serrage représenté est constitué essentiellement par un support en forme de douille 1 qui constitue une seule pièce avec au moins deux mâchoires de serrage 3 identiques réparties autour de l'axe de mandrin 2, par une tige de maintien ou manche 4 et par un mandrin d'écartement 5. Les mâchoires de serrage 5 qui, pour leur donner une possibilité de déplacement axial relativement grande, forment une seule pièce avec le support 1 en acier à ressorts amélioré par trempe et revenu, sont formées par l'extrémité avant du support 1 munie de fentes axiales 6 et sont légèrement plus courtes que la moitié de la longueur totale du support 1. Les surfaces de limitation arrière des fentes axiales 6 sont perpendiculaires à l'axe de mandrin 2. Les mâchoires de serrage 3 ont une section transversale en forme de segment et sont disposées concentriquement à l'axe de mandrin 2. Les faces extérieures courbes des mâchoires de serrage 3 forment les surfaces de serrage 7 des mâchoires de serrage 5 faisant saillie librement vers l'avant sans être reliées l'une à l'autre, et ces surfaces de serrage sont munies de dents 8 réparties uniformément qui sont disposées sensiblement dans le sens radial par rapport à l'axe de mandrin 2 et ont une forme symétrique par rapport au rayon passant par leurs pointes. Les parties dentées des mâchoires de serrage 3 ou des surfaces de serrage 7 s'étendent jusqu'aux surfaces terminales avant 9 des mâchoires de serrage 3 mais elles n 'atteignent pas leurs extrémités arrière, et elles ne s'étendent que sur un tronçon longitudinal des mâchoires de serrage correspondant approximativement aux deux tiers de la longueur totale des mâchoires et surfaces de serrage.De ce fait, la surface intérieure du tuyau 10 représenté en traits mixtes à la figure 1 et que l'on veut maintenir serré ne porte pas d'empreinte de dents de serrage dans sa partie terminale correspondante. Dans le sens périphérique, la partie dentée s 'détend au contraire Jusqu'aux faces latérales des mâchoires de serrage 3 formées par les faces intérieures des fentes axiales 6 de sorte que les surfaces munies de dents sont relativement grandes.Les dents 8 placées les unes à côtés des autres dans le sens longitudinal et dans le sens periphértque du mandrin de serrage présentent avantageusement une forme pyramidale à la façon dtwn système de dents étagées, de sorte que, d'une part, on évite que 1es dents 8 ne pénètrent trop profondEment dans la pièce d maintenir ett d'autre part, oz a Slassurance que, bien que les pointes des dents soient légèrement tronquées pour éviter de s 'ébrécher, il suffit d'une pression de serrage relativement faible pour que ces dents s'enfoncent dans la pièce.Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le diamètre extérieur de -la partie non dentée des mâchoires de serrage 3 est égal au diamètre extérieur de la partie munie de dents, de sorte que le tube ou tuyau 10 est centré de façon précise également dans la partie arrière des mâchoires de serrage 3. Dans l'exemple de réalisation représenté, la longueur des parties dentées des mâchoires de serrage 3 est inférieure d'environ 1/5 à leur diamètre extérieur, tandis que la longueur totale des mâchoires de serrage est supérieure d'environ 1/5 à ce diamètre A l'extrémité arrière de la surface périphérique extérieure des mâchoires de serrage 3 se raccorde directement une surface de butée Il faisant saillie vers l'extérieur et destinée au bord terminal intérieur du tuyau 10, cette surface de butée 11 allant en se rétrécissant vers l'avant en forme de tronc de cône à angle aigu et son diamètre le plus petit étant égal au diamètre extérieur des mâchoires de serrage 3 lorsqu'elles sont desserrées. Le tuyau 10 peut venir buter d'une façon sûre et avec un~centrage parfait contre la surface des butée Il dans une zone qui n'est pas ouverte par écartement lors du serrage. Par son extrémité arrière, la surface de butée 11 se raccorde de manière continue avec la surface périphérique extérieure cylindrique du support 1. L'extrémité-arrière- 12 du support 1 qui se présente approximativement sous la forme d'uncorps de révolution a un diamètre légèrement plus petit et est engagé dans le manche ou tige de maintien 4 forme par un simple tube laminé. L'extrémité avant 13 de la surface intérieure du manche 4 alésée par tournage a un diamètre intérieur légèrement plus grand que le. reste du diamètre intérieur et qui est de l'extrémité arrière 12 du support 1.De la sorte, le support 1 est ajusté en position avec précision par rapport au manche de maintien 4 et, en outre, il peut s'appliquer par deux épaulements contre des surfaces antagonistes du manche 4 de sorte que la position du support 1 est parfaitement détermine par rapport au manche 4. Un des épaulements en question est formé par la transition entre l'extrémité arflèrè 12 et l'extrémité avant du support 1, tandis que l'autre épaulement est formé par la surface terminale arrière du support 1.Le manche 4 dont le support 1 ne dépasse pas ## ########## ########## #### ## ######## ######### ### ###### blement égal au diamètre extérieur du tuyau 10 à maintenir serré recouvre le support 1 sur une longueur qui correspond approxima tivement à son diamètre extérieur. Pour bloquer le support 1 par rapport au manche 4, il est prévu au moins un point de soudure électrique - par résistance 14 de sorte que, tout en obtenant une liaison simple et sûres il est inutile de chauffer trop le support 1 en acier trempé et revenu. Le point de soudure 14 se trouve appro ximativement à mi-distance des extrémités du tronçon d'engagement entre le support 1 et le manche 4. Le mandrin d'éeartement 5 est introduit, par l'extrémité arriere du manche 4, à travers le support creux 1 et le manche de maintien 4 dont le diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur des mâchoires de serrage 3. Le mandrin d'écarte ment 5 comporte à son extrémité avant une contre-surface 15 en forme de tronc de cane destinée à s'appliquer contre des surfaces de pression 16 de forme correspondante qui sont prévues sur les côtés intérieurs des mâchoires de serrage 3 situées du côté de l'axe de mandrin 2.Les surfaces de pression 16 qui convergent suivant un angle aigu en direction de l'extrémité avant du mandrin de serrage sont disposées suivant une surface latérale conique imaginaire et sont décalées vers l'arrière par rapport aux surfaces terminales avant 9 des mâchoires de serrage 5 d'une quantité qui est sensiblement égale à la moitié de la longueur de la partie dentée. Les extrémités arrière des surfaces de pression 16 se trouvent approximativement dans la zone des extrémités arrière des parties dentées des surfaces de serrage 7. La contre-surface 15 du mandrin d'écartement 5 est plus courte que les surfaces de pression 16 et, lorsque les mâchoires de serrage 5 sont desserrées, elle se trouve dans la zone des extrémités arrière des surfaces de pression 16.Grâce à l'agencement qui vient entre décrit, on obtient une ligne de flexion favorable lors de l'élargissement du mandrin de serrage car, dans un premier temps, les mâchoires de serrage 5 viennent s 'appliquer contre le tuyau 10 par les extrémités avant des surfaces de serrage, puis, l'élargissement se poursuivant ainsi que la déformation par flexion élastique, elles peuvent hêtre appliquées et serrées uniformément contre le tuyau 10 approximativement sur toute leur longueur. Les extrémités avant des mâchoires de serrage sont réduites en section transversale ou en épaisseur de paroi sur environ la moitié de la longueur des parties dentées par rapport aux parties suivantes vers l'arrière, formant les surfaces de pression 16, de sorte qu'elles possèdent une élasticité élevée. Pour diminuer la section transversale des extrémités avant des mâchoires de serrage 5, il est prévu dans les surfaces terminales avant un creux de forme approximativement cylindrique, situé sur l'axe du mandrin 2, et les extrémités avant des surfaces de pression 16 se raccordent directement avec le fond de ce creux qui est perpen diculaire à l'axe de mandrin 2. La contre-surface 15 du mandrin d'écartement 5 est formée par l'extrémité avant chanfreinée d'une tige terminale 17 du mandrin d'écartement 5. La tige terminale 17 est cylindrique et elle a un diamètre extérieur qui n'est que légèrement plus faible que le diamètre extérieur du trou de l'alésage axial 18 du support I, cet alésage s'étendant sensiblement dlun bout à l'autre depuis l'extré- mité arrière des surfaces de pression 16 jusqu'à l'extrémité arrière du support 1. A son extrémité arrière, le support 1 comporte un filetage intérieur 19, le diamètre du noyau étant avantageusement égal au diamètre de l'alésage 18, de sorte que la réalisation de ce filetage intérieur 19 est très simple.Dans le filetage intérieur 19, le mandrin d'écartement 5 s'engage par une partie à filetage extérieur 20 faisant suite à l'extrémité arrière de la tige terminale 17 de sorte que, lorsqu'on fait tourner le mandrin d'écartement, il se déplace dans le sens axial par rapport aux surfaces de pression 16.Derrière la partie de mandrin à filetage extérieur 20, le mandrin d'écartement 5 se termine par une tige terminale arrière 21 qui est sensiblement cylindrique d'un bout à l'autre et possède un diamètre extérieur qui n'est que légèrement inférieur au diamètre intérieur du manche de maintien 4 ; de cette -façon, même avec un jeu relativement important entre le filet intérieur 19 et la partie à filetage extérieur 20, le guidage du mandrin d'écartement 5 par rapport au manche 4 et au support 1 est assuré avec une grande précision, le jeu radial de l'extrémité de tige arrière 21 du mandrin d'écartement 5 étant suffisamment grand pour que la contre-surface 15 puisse s'ajuster d'elle-même.dans le sens radial par rapport aux surfaces de pression 16 et pour qu'elle s'applique toujours uniformEment contre toutes les surfaces de pression 16. Pour permettre de faire tourner facilement le mandrin d'écartement 5, l'extrémité de tige arrière 21 est prolongée audelà de l'extrémité arrière du manche de maintien 4, le mandrin d'écartement 5 possédant à son extrémité arrière un élément de liaison par concordance de formes 22, se présentant ici comme un trou transversal dans lequel on peut engager un tournevis, une baguette ou un outil analogue ce qui permet d'exercer sur le mandrin d'écartement 5 des couples de rotation relativement grands. REVENDICATIONS * 1. Mandrin de serrage pour tubes ou tuyaux, notamment pour tuyaux de gaz et tuyaux d'eau, qui comprend plusieurs mâchoires de serrage à l'extrémité avant du mandrin, comportant des-surfaces de serrage réparties autour de l'axe du mandrin et pouvant se déplacer élastiquement par rapport à un support, et qui comprend également à l'extrémité arrière du mandrin un manche de maintien prévu sur le support, caractérisé en ce que les mâchoires de serrage (7) constituées d'une pièce avec le support (1) comportent des surfaces de serrage (7) courbées autour de l'axe du mandrin (2), munies de dents (8) approximativement sur toute leur longueur et leur périphérie et en ce que, dans le support creux (1), est disposé~ un mandrin d'écartement (5) guidé dans un filetage (19), s appliquaat contre des surfaces de pression 016r des mâchoires de serrage (57 situées à I 'intérieur, le mandrin d'écartement s'étendant au moins approximativement jusqu'à l'extrémité arrière de la tige ou manche de maintien (4). 2. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caracté risé en ce que les surfaces de pression (16) des mâchoires de serrage (3) sont en retrait par rapport aux extrémités des surfaces de serrage (7) qui vont de préférence jusqu' iLextrémité terminale avant du mandrin de serrage et des mâchoires de serrage (3). 5. Mandrin de serrage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces de pression (163 se trouvent dans la zone de la moitié arrière de la longueur des surfaces de serrage (7), de préférence sensiblement à midistance entre les extrémités des mâchoires de serrage (3) 4. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces de pression (16) sont dirigées obliquement par rapport à l'axe du mandrin (2), formant de préférence une surface latérale conique imaginaire. 5. Mandrin de serrage selon I une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces de pression (16) vont en convergeant par rapport à l'axe du mandrin en direction de l'extrémité avant du mandrin, en formant entre elles de préférence un angle aigu. 6. Mandrin de serrage selon 7'une quelconque des reven dications I à 5, caractérisé en ce que le mandrin d'écartement (5) s'applique par une contre-surface oblique (15) notamment en forme de tronc de cone, contre les surfaces de pression (16) des mâchoires de serrage (3). 7. Mandrin de-serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces de pression (16) et/ou la contre-surface (15)-du mandrin d'écartement (5) qui s'applique contre elles sont plus courtes que les surfaces de serrage (7) 8. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les surfaces de serrage (7) sont munies dune multiplicité de dents pointues (8) de préfé rence en forme de-- pyramides. .- - ---- 9.Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications -l à 8,. caractérisé en ce que les dents-(8)des surfaces de serrage (7) ne sont prévues que sur une partie avant des ---michoires de serrageMen porte-à-faux, de préférence plus grande que la moitié de la longueur desdites mâchoires de serrage (3 > 10. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications 1 à 9, caractérisé en ce que le support (1) est muni entre les mâchoires de serrage (3) dont la section transversale est en forme-de segment, de fentes étroites, notamment disposées dans des plans axiaux 11.Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications 1 à10, caractérisé en ce que, dans la zone de l'extrémité arriere des mâchoires de serrage (3),il est prévu une surface de butée (11) formant saillie vers l'extérieur au-delà des surfaces de serrage (7), qui est par exemple en forme de tronc de cône, et qui se raecorde directement avec la surface périphérique des mâchoires de serrage (3). 12. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications 1 à 11, caractérisé'en ce que le filetage (19) pour le mandrin d'écartement (5) est prévu en arrière des mâchoires de serrage (,) et se présente de préférence sous la forme d'un filetage intérieur dans l'extrémité arrière du support (1) en forme de manchon. 15. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications 1 à 12, caractérisé en ce que le manche de maintien (4) de forme tubulaire ou analogue est fixé en tant qu'élément parti culier sur le support (1) qui est de préférence en acier à ressorts. 14. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des reven dications 1 à 15, caractérisé en ce que ltextrémité avant du manche (4) et l'extrémité arrière du support (1) s'engagent l'une dans l'autre et en ce que, de préférence, une partie terminale (12) arrière du support (1) de diamètre plus faible est introduite dans l'extrémité avant du manche (4). 15. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le manche de maintien (4) est fixé au support (1) par au moins un point de soudure électrique par résistance ou par un cordon de soudure. 16. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le mandrin d'écartement (5) est guidé dans le manche (4) par une tige terminale arrière (21) de diamètre plus large et en ce qu'il comporte de préférence dans le voisinage de la tige terminale arrière (21), entre cette dernière et une tige terminale avant (17), une partie munie d'un filetage extérieur (20) faisant saillie par rapport à la périphérie de la tige terminale avant (17) et adaptée à s'engager dans le filetage intérieur (19). 17. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le mandrin d'écartement (5) possède à son extrémité arrière qui dépasse de préférence le manche de maintien un élément d'assemblage par concordance de formes (22), par exemple un trou transversal.