Brevet FR2320808A1 — publié le 19770311

la présente invention concerne les dispositifs pour le soudage de produits creux de grande longueur et a notamment pour objet une machine pour le soudage de tubes bout à bout par résistance avec étincelage. L'invention est d'application particulièrement avantageuse dans le soudage de tubes de grand diamètre. De plus, la machine peut être utilisée en tant qu'unité mobile poule soudage de tubes élémentaires en une conduite continue directement sur le tracé, ou bien en tant qu'unité fixe dans les bases en campagne et dans les usines de soudage de tubes, à proximité du tracé de conduites en cours de construction. On connaft des machines pour le soudage de tubes bout à bout par résistance, utilisées seulement pour souder des tubes élémentaires en une conduite continue. On connzit aussi des installations de soudage par résistance , utilisées seulement pour- souder des tubes élémentaires en grandes longueurs dans les bases de soudage des tubes. On connatt aussi une conception de machine pour la soudage de tubes bout à bout par résistance avee étincelage, comprenant un transformateur de soudage avec des amenées de courant enserrant les tubes à souder et un manipulateur situé à l'intérieur des tubes à souder pour les centrer et les déplacer au cours du soudage.Ce manipulateur comprend un corps avec un bloc fixe et un#bloc-mobile dans lesquels sont disposés radialement des mors pour le serrage des tubes à souder et des tétins hydrauliques pour l'actionnement de ces mors, une barre pour le déplacement du manipulateur par rapport aux joint soudés des tubes et un circuit hydraulique pour l'alimentation et la commande dès actionneurs des mors serrant les tubes #at de l'actionneur de déplacement du tube pendant le soudage. Dans cette machine connue, ledit circuit hydraulique d'alimentation et de commande est situé en dehors des tubes à souder. Il est encombrant et ses dimensions hors tout sont plus grandes que le diamètre intérieur des tubes à souder.Lorsque la machine connue doit autre utilisées pour souder ies tubes élémentaires en une -conduite continue en campagne, ledit circuit hydraulique d'alimentation et de commande doit, après le soudage de chaque joint, être coupé du manipulateur placé dans la conduite, être transporté séparément jusqu'au joint suivant et raccordé à nouveau au mani#pulateur pour le soudage du joint suivant. Toutes les opérations énumérées sont si pénibles et si peu productives que, pratiquement, la machine connue n'est d'utilisation avantageuse qu'à poste fixe, pour le soudage de tubes élémentaires en grandes longueurs. Un autre inconvénient de la machine connue consiste en ce qu'elle se prote mal aux réparations et aux remises en état, car, dans la machine, les tiges des vérins hyarauliques actionnant les mors de serrage des tubes sont constituées directement par le corps du manipulateur. De la sorte, il suffit qu'un seul des vérins de serrage des mors soit mis hors d'usage, sa réparation sur place implique le démontage complet du manipulateur ou le remplacement d'au moins un des blocs de centrage. #Etant donné que les réparations du circuit hydraulique sur place, surtout en campagne, sont difficiles et indésirables, il est chaque fois nécessaire de remplacer une partie de la machine dans laquelle la majorité des organes sont en bon état. Pour éviter les inconvénients mentionnés, on s'est proposé de crier une machine pour le soudage de tubes bout à bout par résistance, dans laquelle la réalisation de la barre pour le #déplacement du manipulateur par rapport aux joint soudés des tubes, la disposition relative de la~barre et du circuit hydraulique d'alimentation et de commande des actionneurs des mors serrant les tubes à souder et de l'actionneur déplaç#ant les tubes pendant le soudage, ainsi que la disposition des vérins hydrauliques des actionneurs, seraient telles qu'elles permettraient l'utilisation aisée de la machine à souder non seulement à poste fixe, mais aussi en tant qu'unité mobile pour le soudage de tubes élément;;ires-en une conduite continue sur un tracé, la dépose et le remplacement rapides en campagne des vérins hydrauliques des actionneurs quand ils sont mis hors d'usage, sans démontage de tout le manipulateur de soudage. Une machine ainsi réalisée sera d'une plus grande universalité que les machines connues de même type, se prêtera mieux aux réparations et aux remises en état. La solution consiste en une machine pour le soudage de tubes bout à bout par résistance avec étincelage, comprenant un transformateur de soudage avec des amenées de courant enserrant les tubes à souder et un manipulateur situé à l'intérieur des tubes dont il assure le centrage et le déplacement pendant le soudage, manipulateur comportant des mors de serrage des tubes à souder, disposés radialement dans un bloc de centrage fixe et un bloc de centrage mobile par rapport au corps du manipulateur et actionnés par des vérins hydrauliques, une barre pour son déplacement par rapport aux joint soudés et un circuit hydraulique pour l'alimentation et la commande des actionneurs des mors serrant les tubes à souder et de l'actionneur déplaçant ces tubes pendant le soudage, ladite machine étant caractérisée, d'après l'invention, en ce que ladite barre est solidaire du corps du manipulateur, réalisée creuse et dotée d'une cloison partageant longitudinalement sa cavité en deux parties, dont l'une est destinée à recevoir le liquide moteur, tandis que l'autre, située au-dessus de la cloison, contient le circuit hydraulique d'alimentation et de commande ies actionneurs manoeuvrant les mors de serrage des tubes à souder et de l'actionneur déplaçant les tubes pendant le soudage, l'actionneur de déplacement des tubes à souder pendant le soudage comportant plusieurs vérins hydrauliques dont les cylindres sont montés fixes sur -le corps du bloc de centrage mobile, entre les vérins hydrauliques montés sur ce bloc pour manoeuvrer les mors de serrage de l'un des tubes à souder, et dont les tiges sont solidaires du corps du manipulateur, lequel est isolé électriquement du bloc de centrage fixe. Grave au fait que la barre est solidaire du corps du manipulateur, creuse et dotée d'une cloison partageant longitudinalement sa cavité en deux parties, il devient possible de loger le liquide moteur dans sa partie inférieure, et de monter dans sa partie supérieure le circuit hydraulique d'alimentation et de commande des actionneurs-manoeuvrant les mors de serrage des tubes à souder et de l'actionneur déplaçant ces tubes pendant le soudage. La réalisation de l'actionneur déplaçant les tubes pendant le soudage sous la forme de plusieurs vérins hydrauliques dont les cylindres sont montés fixes sur le corps du bloc de centrage mobile, entre las vérins des mors serrant l'un des tubes à souder et montés sur ce bloc, permet, d'une part, d'unifier les vérins hydrauliques de déplacement des tubes et des mors de serrage de ces tubes, et, d'autre part, de créer les conditions nécessaires pour leur dépose et leur changement rapides en cas de mise hors d'usage. Il est avantageux que le corps de chaque bloc de centrage soit constitué par deux cylindres coaxiaux réunis l'un à l'autre à leurs tranches, les vérins hydrauliques des mors serranthes tubes à souder étant fixés sur le cylindre extérieur, et le cylindre intérieur portant un cane qui est rigidement accouplé aux tiges desdits vérins hydrauliques et peut coulisser sur le cylindre intérieur en coopérant avec les mors de serrage des tubes s 'appuyant sur lui. Une telle réalisation du bloc de centrage permet d'accroStre la fit ité du manipulateur, d'unifier les blocs de centrage mobile et fixe et, par cela même, d'obtenir un manipulateur se prêtant mieux aux réparations en campagne. L'invention est expliquée dans ce qui suit par la description détaillée d'un exemple de réalisation concret mais non limitatif et par les dessins annexés, dans lesqs : - la figure 1 représente une vue d'ensemble de la machine proposée pour le soudage de tubes bout à bout par résistance, dans le cas d'utilisation, à poste fixe pour le soudage de tubes élémentaires en grandes longueurs - la figure 2 représente une vue d'ensemble de la machine dans le# cas de soudage de tubes élémentaires ou de grandes longueurs de tubes en une conduite continue - la figue 3 ueprésente une vue en coupe suivant III-III de la figure 2 la machine proposée pour le soudage de tubes bout à bout par résistance comprend un transformateur de soudage 1 (figure 1) avec des amenées de courant 2 enserrant les tubes à souder 3 et 4, et un manipulateur 5 situé à l'intérieur des tubes à souder 3 et 4. Le manipulateur 5 comprend une barre 6 solidaire de son corps 7, sur lequel sont montés des blocs 8 et 9 de centrage pour le serrage des tubes à souder 3 et 4. Le bloc 8 est mobile par rapport au corps 7 du manipulateur 5, et le bloc 9 est fixe. Le bloc de centrage fixe 9 est fixé au corps 7 du manipulateur 5 à l'aide de deux demi-bagues 10 et d'une bride il. L'isolement électrique du corps 7 par rapport au bloc 9 est assuré à l'aide de douilles isolantes 12 et d'une rondelle isolante 13. Sur les cylindres extérieurs 14 des corps des blocs de centrage 8 et 9 sont fixés des vérins hydrauliques 15 qui actionnent les mors 16 de serrage des tubes à souder 3 et 4. Les tiges 17 des vérins 15 sont accouplées à des cônes 18 qui sont montés sur les cylindres intérieurs 19 des corps des bloci de centrage 8 et 9 avec possibilité de coulissement le long de leur axe. Sur les surfaces latérales des cônes 18 s'appuient les mors 16, qui coulissent dans des rainures radiales usinées dans les cylindres extérieurs 14 des corps des blocs de- centrage 8 et 9. Le nombre de mors 16 dans les blocs de centrage 8 et 9 dépend du diamètre des tubes à souder. Les mors 16 sont serrés contre les surfaces latérales des cônes 18 par des ressorts de rappel 20 butant d'un côté contre le fond des mors 16, et de l'autre, contre des plats 21 passant à travers des rainures transversales des mors 16 et rigidement fixés aux cylindres extérieurs i9 des corps des blocs de centrage 8 et 9. Le déplacement du bloc de centrage mobile 8 par rapport au corps 7 est-assuré par l'actionneur de déplacement des tubes pendant le soudage, qui est constitué par plusieurs vérins hydrauliques 22. Les cylindres de ces vérins sont montés fixes sur le cylindre extérieur 14 du corps du bloc de centrage mobile 8, entre les vérins 15 des-mors-16 serrant le tube 3. les tiges 23 des vérins 22 sont rigidement accouplées au corps 7 du manipulateur 5. La barre 6 de déplacement du manipulateur 5 par rapport aux tubes à souder 3 et 4 est rigidement accouplée au corps 7. la barre 6 est creuse.Une cloison 24 partage longitudinalement sa cavité en deux parties. la cavité inférieure 25 de la barre 6 est utilisée en tant que capacité pour le liquide moteur du circuit hydraulique du manipulateur 5.Dans la cavité supérieure 26 de la barre 6, sur la cloison 24, est monté le circuit hydraulique 27 pour l'alimentation et la commande des vérins 15 actionnant les mors 6 de serrage des tubes 3 et 4, et des vérins 26 déplaçant les tubes 3 et 4 pendant le soudage. Pour la protection du circuit hydraulique 27 d'alimentation et de commande contre les entrées de corps étrangers et d'impuretés, sont prévus des couvercles rabattables 28 montés sur la barre 6. La partie extérieur de la machine à souder (transformSeur 1 et amenées de courant 2) est fixée sur une table à rouleaux 29 qui, selon le mode d'utilisation de la machine à souder (à poste fixe ou en unité mobile), se place sur le sol ou bien se suspend à un engin de manutention, par exemple aux flèches d'un pose-tubes. Pour son déplacement par rapport aux tubes à souder 3 et 4, le manipulateur 5 est équipé de plusieurs paires de galets 30 s'appuyant sur les tubes à souder 3 et 4. Dans cliaque paire, les galets 30 sont disposés de façon qu'ils forment entre eux un angle de 60 à 900. Si la machine à souder est utilisés à poste fixe, c'est-à-dire pour souder des tubes élémentaires en grandes longueurs (voir figure 1 )-, le manipulateur 5 est fixé par un bout dans les paliers 31 d'un montant 32 qui est fixé sur la table à rouleaux 29. Le second point d'appui du manipulateur 5 est constitué par une plaque 33 fixée à sa barre 6, laquelle s'appuie sur une cale de reprise 34 quand le tube 3 est absent. Quand la machine à souder est utilisée à poste fixe, le déplacement-des tubes par rapport au manipulateur 5 s'effectue à l'aide des rouleaux 35 de la table à rouleaux 29, lesquels ont, dans ce cas, un système moteur (sur la figure 1, les systèmes moteurs des rouleaux 35 ne sont pas représentés). Dans le cas où la machine à souder est utilisée pour le soudage de tubes élémentaires en une conduite continue comme représenté en figure 2, le déplacement du manipulateur 5 d'un joint à--l'autre peut être effectué par divers mécanismes, par exemple à l'aide d'un tracteur agissant sur la barre 6 ou à l'aide des galets 30 entrarnés par leurs propres systèmes moteurs. la machine fonctionne de la façon suivante. Avant le commencement du soudage, la distance-entre les blocs 8 et 9 est maximale. Pour réaliser le soudage dans le cas d'utilisation de la machine à souder à poste fixe (voir figure 1)f à l'aide des rouleaux 35 de la table à rouleaux 29 on amène le tube 3 sur le manipulateur 5, jusqu'lace que ce tube arrive à la cale de reprise 34. Â ce moment, on escamote la cale de reprise 34 et le manipulateur 5 s'appuie sur le tube 3 à l'aide de ses galets 30 avant. Ceci fait, on reprend le déplacement du tube 3 sur la table à rouleaux 29, vers le montant 32. On continue ce déplacement -jusqu'à ce que le bout de droite (sur le dessin) du tube vienne se placer entre les blocs de serrage 8 et 9. Ensuite on serre le tube 3 avec les mors 16 du bloc de centrage 8 .A cet effet-on admet le liquide moteurau##chambres"Â" des vérins 15 du bloc de centrage 8, et on laisse échapper le liquide des chambres "B" de ces vérins vers cavité inférieure 25 de la-barre 6. Le cône 18, accouplé aux tiges 17 des vérins 15, se déplace alors dans le bloc de centrage 8 vers la droite (sur le dessin). Le cône 18 agit avec sa surface latérale sur les mors 16 du bloc de centrage 8 et les écarte. Les mors 16 serrent le tube 3. Ceci fait, on amena sur la table à rouleaux 29 le tube -4 que l'on fait avancer à l'aide des rouleaux 35 jusqu'à ce qu'il contactele tube 3.On serre alors le tube 4 avec les mors 16 du bloc de centrage 9. À cet effet on admet le liquide moteur aux chambres 'sA" des vérins 15 du bloc de centrage 9 et on laisse échapper le liquide des chambres "B" de ces vérins vers la cavité 25. le clone 18 du bloc de centrage 9, accouplé aux tiges 17 des vérins 15, se déplace à gauche (sur le dessin) dans le bloc de centrage 9. En agissant sur les mors 16 du bloc de centrage 9 i l'aide de sa surface latérale, le c8ne 18 écarte ces mors, qui serrent le tube 4. Etant donné que les blocs 8 et 9 sont identiques en dimensions et montés sur un corps commun 7, lorsqu'ils serrent les tubes 3 et 4, ceux-ci sont alignés l'un par rapport à l'autre. Une fois les tubes serrés, on serre sur eux les amenées de courant 2 du transformateur de soudage 7. Ceci fait, on branche le transformateur, puis suivant un programme pré-établi, à l'aide du circuit 27 d'alimentation et de commande, on admet le liquide moteur aux -chambres nc" des vérins 22, tandis que les chambres Dn de ces vérins sont mises en communication avec le retour pour que le liquide revienne à la cavité inférieure 25 de la barre 6. il s'ensuit un déplacement des cylindres des vérins 22 en commun avec le bloc 8 et le tube 3. Les tubes 3 et 4 se soudent bout à bout par résistance avec étincelage. Après la fin du soudage, qui s'achève par le refoulement, le liquide moteur est admis aux chambres "B" des vérins 15- des blocs de centrage 8 et 9, tandis que les chambres "A" de ces vérins sont mises en communidation avec le retour pour que le liquide revienne à la cavité 25 de la barre 6. Il s'ensuit une augmentation de la distance entre les cônes 18 des blocs 8 et 9. Sous l'action des ressorts 20, les mors 16 des blocs de centrage 8 et 9 se rétractent vers l'axe du corps 7 du manipulateur 5, en libérant les tubes soudés 3 et 4. Ceci fait, on libère les tubes soudés 3 et 4 des amenées de courant 2 du transformateur de soudage 1. Ensuite, on admet le liquide moteur aux chambres "fi" des vérins 22 et l'on met les chambres UCU de ces vérins en communication avec le retour. Les blocs de centrage 8 et 9 s'écartent. Puis, à l'aide des rouleaux 35 de la table à rouleaux 29, on déplace à droite les tubes soudés 3 et 4, qui constituent une longueur de deux tubes , afin de libérer la machine à souder. Dès que le bout gauche de la longueur de deux tubes se déplaçant à droite dépasse l'endroit où se place la cale 34, celle-ci se soulève et assure la reprise du manipulateur 5 en venant contactEr la plaque 33. Ta longueur de deux tubes continue alors son déplacement à droite afin de libérer le poste de soudage pour la soudure suivante, et touts les opérations se répètent. Dans le cas d'utilisation de la machine pour le soudage de tubes élémentaires en une conduite continue (figure 2) après soudage du joint venant dans l'ordre, à l'aide d'un engin de manutention quelconque (par exemple d'un tracteur), on déplace le manipulateur de soudage 5 par sa barre 6 dans le tube 4, jusqu'à ce que le bout gauche du tube 4 arrive au milieu de l'intervalle entre les blocs de serrage 8 et 9. Ensuite on serre le tube 4 avec les mors 16 du bloc de centrage 9. Le serrage du tubear les mors 16 du bloc de centrage 9 se déroule dans le méme ordre que celui déjà décrit plus haut. Puis, à l'aide d'un pose-tubes, on engage sur le manipulateur 5 le tube suivant 3, jusqu'à ce que ce tube vienne toucher le tube 4. On-serre alors le tube 3 avec les mors 16 du bloc de centrage 8.Ce#ci fait, à l'aide du pose-tubes on dé#place la table à rouleaux 29 à gauche jusqu'à ce que le joint des tubes 3 et 4 vienne se placer au milieu de l'intervalle entre les amenées de courant 2 du transformateur 1. Ensuite, on serre les ameees de courant 2 du transformateur 1 sur les tubes 3 et 4, on branche le transformateur 1 et le soudage commence. Le soudage bout à bout par résistazee avec avec étincelage continu se déroule dans ce cas de la même façon #que décrit plus haut. Le soudage achevé, on libère les tubes soudés 3 et 4 des mors des 'blocs de centrage 8 et 9 et des amenées de courant 2 du transformateur 1 comme décrit plus haut. Ensuite on écarte les blocs de centrage 8 et 9 et on remet la machine#à---souder en position de départ. Ceci fait, à l'aida de l'engin de manutention on déplace le manipulateur de soudage 5 vers le bout gauche du tube 3 et on répète tout le cycle. Bien entendu, l'invention ntest nullement Limité su mode de réalisation décrit et représenté qui n'a- été donné -qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs- combinaisons, si celles-ci sont exécutés' suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVESDICATIONS i. Machine pour le soudage de tubes bout à bout par résistance avec étincelage, du type comprenant un transformateur de soudage avec des amenées de courant enserrant les tubes à souder, et un manipulateur situé à l'intérieur des tubes à souder, dont il assure le centrage at le déplacement pendant le soudage, ce manipulateur comportant des mors de serrage des tubes à souder, disposés r#aidalement dans un bloc de centrage fixe et un bloc de centra#ge mobile par rapport au corps du manipulateur et actionnés par des vérins hydrauliques, une barre pour le déplacement du manipulateur par rapport aux joints soudés des tubes, ainsi qu'un circuit hydraulique pour l'alimentation et la commande des actionneurs des mors de serrage des tubes à souder et de l'actionneur de déplacement de ces tubes pendant le soudage, caractérisée en ce que la barre de déplacement -du manipulateur est solidaire du corps de ce dernier, qu'elle est crause et qu'elle comporte une cloison partageant longitudinalement sa cavité en deux parties, dont l'une des destinée à recevoir un liquide moteur, et l'autre, située au-dessus de la cloison, contient le circuit hydraulique d'alimentation et de commande des actionneurs des mors de serrage des tubes à souder et de l'actionneur de déplacement des tubes pendant le soudage, l'actionneur de déplacement des tubes à souder pendant le soudage comportant plusieurs vérins hydrauliques dont les cylindres sont montés fixes sur le corps du bloc de centrage mobile, entre les vérins hydrauliques montés sur ce bloc et servant à l'actionnement des mors de serrage de l'un des tubes à souder, et dont les tiges sont rigidement assemblées au corps du manipulateur, lequel est isolé électriquement du bloc de centrage fixe. 2. Machine selon la revendication 1, caractériséeen ce que le corps de chaque bloc de centrage 8, 9 du manipulateur 5 est constitué par deux cylindres coaxiaux 14 et 19 disposés l'un dans l'autre et réunis l'un à l'autre à leurs tranches, les vérins hydrauliques 15 d'actionnement des mors 16 de serrage des tubes à souder 3, 4 étant fixés sur le cylindre extérieur 14, tandis que sur le cylindre intérieur 19 est engagé un cône 18 qui est rigidement assemblé aux tiges 17 des vérins hydrauliques 15 et peut coulisser sur le cylindre intérieur 19 en coopérant avec les mors 16 destinés à serrer les tubes et prenant appui sur le cane 18.