Brevet FR2315336A1 — publié le 19770121

La présente invention concerne des dispositifs pour l'insufflation de produits gazeux ou liquides dans un milieu et comportant deux tubes disposés concentriquement. De tels dispositifs sont couramment utilisés par exemple au cours des opérations métallurgiques où l'on est amené a introduire dans un métal liquide des produits d'affinage. Il est bien évident qu'un simple tube métallique ne peut suffire et qu'en raison des températures de travail on doit prévoir des organes de refroidissement du tube d'injection. Une solution utilisée dans certains cas consiste a prévoir des gaines de refroidissement a circulation de fluide autour du tube. Cependant les risques de fuite ne permettent pas d'envisager toujours cette solution en particulier dans les modes d'utilisation ou le dispositif d'insufflation vient en contact avec le métal liquide.Le refroidissement peut alors être assuré par circulation d'un gaz de refroidissement ou d'un liquide qui se décompose ou se volatilise au contact du métal liquide tel que le fuel ou le C02 gazeux ou liquide. La mise en oeuvre de cette technique nécessite donc la présence d'un flux refroidissant contre les parois du tube. La circulation de ce flux est obtenue en ménageant entre un tube extérieur et le tube d'injection un ou plusieurs espaces dans lesquels on envoie le liquide de refroidissement. La solution la plus simple consiste bien entendu a mettre en oeuvre un seul espace annulaire qui est obtenu en enfilant l'un dans l'autre deux tubes de diamètres appropriés. Un problème technique se pose cependant celui du centrage du tube interne dans le tube extérieur afin de réaliser un espace annulaire de dimensions régulières.Si le centrage par plots rapportes ou usinés est envisageable elle est relativement onéreuse. Une autre solution consiste a façonner sur la surface interne du tube des bossages par un emboutissage réalisé sur la surface extérieure en regard du bossage a réaliser. Toutefois si cette technique est la plus intéressante du fait de sa simplicité et de son faible coût, sa réalisation n'a pas encore trouvé de solution satisfaisante. En effet, il est indispensable pour obtenir un espace annulaire régulier de réaliser des bossages de dimensions régulières et déterminées par avance Or les techniques d'emboutissage jusqu'alors proposées ne permettent pas d'obtenir cette régularité en raison d'un retrait incontrôlé du métal lorsque cesse l'effort d'emboutissage. Le but de la présente invention est de fournir les moyens pour réaliser des bossages internes réguliers dans la paroi d'un tube métallique. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif comprenant un canon comportant un passage axial cylindrique d'un diamètre adapté pour recevoir le tube a traiter et deux conduits perpendiculaires audit-passage et disposes en regard l'un de l'autre, au moins deux pièces intercalaires amovibles enserrant le canon et comportant chacune un conduit disposé respectivement dans le prolongement de chacun des conduits ménagés dans le canon, deux pieces massives appliquées sur les pieces intercalaires comportant chacune un conduit dispose respectivement dans le prolongement des autres conduits de maniere a former avec ceuxci de part et d'autre du canon deux canaux cylindriques en regard et à la partie opposée au canon un épaulement jouant le rôle de butée deux poincons intr.juits dans les canaux et comportant des arrêts destines a s'appliquer sur les épaulements et limiter ainsi la course des poinçons, une broche engagée dans le conduit axial du canon servant de support au tube à traiter et comportant une saignée en regard de chacun des canaux. L'invention sera d'ailleurs mieux comprise grâce a la description qui suit donnée en regard des planches de dessin sur lesquelles : - la figure i représente une vue en coupe longitudinale du dispositif ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif ; - la figure 3 est une coupe d'un tube au niveau des bossages. Dans le mode de réalisation présenté on voit que l'outil est constitué d'un certains nombre de pieces massives cooperant les unes avec les autres et susceptibles d'être remplacées par d'autres pieces semblables de manière a modifier les caractéristiques géométriques de l'ensemble. Le corps de l'appareil repose sur une semelle massive 1 percee d'un conduit cylindrique 2 comportant un épaulement 3. Sur cette semelle t est posée une pièce amovible 4 comportant un conduit 5 centre sr l'axe du conduit 2. Sur la piece 4 est appliquée une seconde pièce amovible 6 également @ercée d'un conduit 7 centré par- rapport aux conduits 2 et 5 cidessus mentionné.La pièce 6 comporte une face d'appui plane pour s'appliquer sur la pièce 4 et une seconde face usinée en forme de berceau qui supporte un canon 8 équipe de deux collerettes 9, 9'. Le canon 8 est percé d'une part d'un passage axial cylindrique 10 et d'autre part de deux conduits verticaux 11 et 111 placés dans l'axe du canal cylindrique formé par les conduits 2, 5 et 7. On retrouve ensuite appliquée sur la partie supérieure du canon une pièce unique 12, correspondant aux pieces 4 et 6 et une pièce 13 avec également un épaulement 4, qui remplace la semelle 1. Toutes ces pièces comportent également des conduits 15, 16 dont les dimensions sont respectivement les mêmes que celles des conduits des pièces 1, 4 et 6. Comme on le voit l'empilement de ces pièces forme deux canaux cylindriques 18 et 19 disposés en regard l'un de l'autre et perpendiculairement au passage horizontal 10. Une broche 20 dont le diamètre est inférieur à celui du passage horizontal 10 est engagée dans ce dernier et supportée par un organe tubulaire 17 a l'extrêmité duquel elle est fixée en 21.En se reportant a la figure 2 on voit que la semelle 1 est équipée de deux colonnes 22 sur lesquelles est emboitée une pièce métallique 23 qui maintient en place les différents éléments constitutifs de l'appareil decrit plus haut. Sur cette figure on représente en 24 et 25 les deux poinçons utilisés pour la réalisa- tion des bossages. Ces poinçons comportent trois parties, un corps central cylindrique 26' comportant une tète cylindrique 27' et une pointe 28'. Les dimensions de ces différentes parties sont déterminées pour que les têtes cylindriques des poinçons viennent s'engager respectivement dans les parties cylindriques correspondantes et s'appuyer sur les épaulements correspondants qui forment butées. Par ailleurs le diamètre des corps de poinçons et des pointes sont adaptés au diamètre des conduits dans lesquels ils doivent coulisser juste, mais librement. Par exemple le corps 26 est adapté au diamètre du conduit 5 de la pièce 4 et le diamètre de la pointe 28 a celui du conduit 11 du canon 8. On voit également sur les figures 1 et 2 que la broche 20 comporte à son extrémité et sur une longueur déterminée deux saignées 29 diamétralement opposées et disposées en regard des canaux verticaux 18 et 19 donc également en regard des extrémités des poinçons 24 et 25. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil pour réaliser les bossages dans un tube. Il est bien entendu que l'on met d'abord en place a cet effet un canon dont le diamètre du passage 10 correspond à celui du tube à traiter ainsi qu'une broche de diamètre et de longueur appropries. Le tube est enfilé sur la broche 20, l'ensemble est engagé dans le conduit horizontal du canon et la broche fixée dans son support. On voit sur la figure 2 que le tube 30 entourant la broche est amene en regard des canaux 18 et 19 au niveau où l'on doit pratiquer les deux premiers bossages. Les poinçons sont mis en place et viennent en contact avec la paroi du tube. Une force est ensuite appliquée au moyen d'une presse non représentée sur les têtes des poinçons de maniere à enfoncer leurs extrêmités dans le métal.Lorsque l'action de la presse est terminée des ressorts 31 enfilés sur les colonnes 22 ramènent la partie supérieure en position de départ ce qui dégage les poinçons de la surface du tube. On voit qu'en raison de la structure des poinçons et de la présence des épaule- ments 3, 4' la course de ces poinçons est tres bien definie etque ces derniers travaillent en butée. On comrend que la course des poinçons étant ainsi parfaitement définie, il en soit de même de la pénétration de leurs pointes dans le métal. Par ailleurs la présence des deux saignées permet la libre expension du métal sur la face intérieure du tube et la formation du bossage. En raison de ces bossages on comprend qu'il soit impossible de reculer le tube et que celui-ci ne puisse qu'être avancé dans le canon pour ressortir à son extrémité opposée.Sur la figure 3 on a représenté une section de tube d'une épaisseur de 4 mm comportant un bossage. On voit sur cette figure que le poinçon dont l'extrêmité est de forme tronconique a produit une empreinte 32 de même forme dans la surface du tube La pénétration du poinçon provoque un déplacement de métal qui provoque l'apparition d'un bossage 33 a l'intérieur du tube en regard de l'empreinte. Il est a noter que la forme du poinçon -provoque un cisaillement et un déplacement irreversible du métal, donc un bossage de dimensions définies, stables et reproductibles. Pour obtenir un nouveau couple de bossages il suffit d'avancer le tube et de recommencer l'opération. Bien entendu on peut également provoquer une rotation du tube si l'on veut une repartition des bossages sur toute la surface de celui-ci. Pour fixer les idées. en utilisant un poinçon donnant une empreinte de 3,5 m de diametre dans sa plus grande largeur et une pénétration de 2 mm on obtient un bossage d'un diamètre de 6 mm et de 0,5 m d'épaisseur. On remarque que la conception de l'appareil en plusieurs pièces indépendantes permet de traiter des tubes de diamètre quelconque en changeant le canon et la 6roche. La pénétration des poinçons est facilement réglable en utilisant pour composer les canaux des pièces d'épaisseurs différentes. En fait il est évident que les combinaisons multiples des différentes pièces permettent de traiter tous les diamètres et épaisseurs de tube et de réaliser toutes les epaisseurs de bossage selon les dimensions des tubes constituant le dispositif d'insufflation et la dimension de l'espace annulaire. On comprend que l'avantage essentiel de cet outil vient du fait que les poinçons travaillent toujours en butée donc avec une profondeur de pénétration toujours parfaitement définie, ce qui garantit la reproductibilité des bossages obtenus et par voie de conséquence un centrage parfait du tube intérieur par ces bossages. REVENDICATION 1O/ Dispositif pour réaliser par poinçonnage de la paroi exterieure d'un tube des bossages à l'intérieur de ce dernier caractérisé en ce qu'il comprend un canon comportant un passage axial cylindrique d'un diamètre adapté pour recevoir le tube à traiter et deux conduits perpendiculaires audit passage et disposés en regard l'un de l'autre, au moins deux pieces intercalaires amovibles enserrant le canon et comportant chacune un conduit disposé respectivemnt dans le prolongement chacun des conduits ménagés dans le canon, deux pieces massives appliquées sur les pièces intercalaires comportant chacune un conduit, disposé respectivement dans le prolongement des autres conduits de manière à former avec ceux-ci de part et d'autre du canon deux canaux cylindriques en regard, et à la partie opposée au canon, un épaulement jouant le rôle de butée ; deux poinçons introduits dans les canaux et comportant des arrêts destinés à s'appliquer sur les épaulements et limiter ainsi la course des poinçons, une broche engagée dans le conduit axial du canon servant de support au tube à traiter et comportant une saignée en regard de chacun des canaux