Brevet FR2329401A1 — publié le 19770527

L'invention porte sur un procédé de centrage et alignement réciproque de deux tubes en vue de leur soudure bout à bout. Il existe déjà des appareils qu'on inserre dans les tubes et qu'on expanse à l'emplacement de la soudure jusqu'à ce que le contact avec l'intérieur des tubes permette l'alignement réciproque de ces derniers. De tels appareils ne conviennent plus lorsque la conduite qu'on veut réaliser avec ces tubes soudés doit être totalement exempte d'aspérités sur sa surface interne. Les aspérités sont notamment rigoureusement proscrites lorsqu'on veut réaliser une canalisation de transport pneumatique pour le transfert de produits fragiles tels que des tacons de sang, de médicaments, ou autres produits délicats dans les hôpitaux. Il en est de même lorsque la canalisation sert au transport de matières pulvérulentes. Pour obtenir cette surface interne totalement lisse, il n'est plus suffisant alors que les tubes soient coaxiaux ; il faut en outre qu'ils soient parfaitement ronds et que leur diamètre intérieur soit rigoureusement identique à l'emplacement de la soudure. L'invention apporte le moyen de réaliser cette concordance quelles que soient les tolérances d'ovalisationet etles tolérances dimensionnelles des tubes a assembler. Elle porte en effet sur un procédé de centrage et alignement réciproque de deux tubes, en vue de leur soudure bout à bout, au moyen d'un mandrin expansible, caractérisé par des opérations suivantes - Expansion du mandrin jusqutau contact de celui des deux tubes ayant le plus petit de tous les diamètres des deux tubes, - Mise au rond de ce premier tube, - Mise au rond du deuxième tube, et/ou expansion du premier, suivant l'importance respective de l'ovalisation du deu xième et des tolérances diamétrales du premier, - Expansion conjointe des deux tubes. L'invention a encore pour objet un mandrin expansible pour le centrage et l'alignement réciproque de deux tubes, en vue de leur soudure bout à bout, caractérisé en ce qu'il comprend, entre deux flasques circulaires extrêmes, réunis par des goujons axiaux, o Premièrement un anneau périphérique segmenté, constitué d'une série de secteurs cylindriques, mobiles chacun ra dialement, c Deuxièmement un poinçon central mobile axialement, o L'extérieur du poinçon et l'intérieurdes secteurs pré sentant des rampes conjuguées glissant les unes sur les autres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exem le, non limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel - la Fig.1 donne la vue en bout de l'appareil suivant l'in vention, prise selon la ligne 1-1 de la Fig.2, après ar rachement partiel - la Fig.2 donne la coupe longitudinale de l'appareil prise selon la ligne 2-2 de la Fiv.1. L'appareil est destiné à l'alignement et au centrage de deux tubes 1 et 2 destinés, par exemple, à un transport pneumatique, et dont le raccordement soudé, 3, ne doit présenter aucune aspérité interne, ni par débordement interne du cordon lui-même, ni par subsistance d'un angle interne vif au niveau de la tranche d'extrémité des tubes. Deux flasques circulaires, 4 et 5, délimitent longitudinalement l'appareil. Le diamètre de ces flasques est nettement inférieur à celui des tubes à souder. L'un des flasques, celui repéré 4 par exemple, est percé d'un trou axial de guidage 6. L'autre est aménagé pour recevoir un vérin axial 7, de commande de ltexpansion. Dans exemple décrit, cet aménagement consiste en une tubulure axiale 8, taraudée intérieurement au pas d'un filetage dont est pourvu le nez du vérin 7. Les deux flasques sont réunis par des goujons axiaux 9. Entre ces deux flasques, une série de secteurs cylindriques 10 constitue un anneau périphérique segmenté de diamètre intermédiaire entre le diamètre extérieur des flasques et le diamètre intérieur des tubes à souder. Les secteurs présentent extérieurement deux gorges annulaires de même plan médian. La plus interne et la plus courte, 11, au milieu de la plus externe et plus longue 12, eet occupée par un jonc élastique 13, continu, qui sert au rappel des secteurs après expansion. La plus externe, 12, est occupée par des sabots de cuivre 14, de faible épaisseur, destinés à éviter le collage des tubes sur le mandrin au moment de la soudure. Ces sabots sont cylindriques et leur diamètre extérieur est de l'ordre du diamètre intérieur des tubes à souder. Vers l'intérieur, les secteurs sont limités par des facettes grossièrement triangulaires, 15, inclinées sur l'axe de l'appareil, leur pointe tournée vers l'axe. Les arêtes transversales de ces facettes forment, par exemple lorsque ces secteurs sont au nombre de six, deux hexagones concentriques, repérés, 16 pour le plus grand, et 17 pourle plus petit. Ces facettes forment des rampes, conjuguées de rampes complémentaires portées, comme dé- crit plus loin, par le poinçon axial de l'appareil. Chaque secteur est percé axialement d'un canal 18, dont la section transversale est une boutonnière radiale. Ces canaux ont une dimension transversale légèrement supérieure à celle des goujons 9. Le mouvement radial des secteurs 10, au moment de ltexpan- sion, est donc guidé par les goujons 9, par l'intermédiaire des canaux 18. Le vérin 7, vissé dans la tubulure 8 du flasque 5, a sa tige 19 vissée dans un poinçon axial 20. Ce poinçon, prismatique dans l'exemple décrit, présente autant de faces 21 qutil y a de secteurs mobiles 10. Ces faces 21 sont inclinées sur l'axe de l'appareil du même angle que les facettes internes 15 des secteurs mobiles pour former des rampes de glissement relatif. Dans ltexem- ple décrit, le poinçon est limité axialement par deux hexagones, 22, le plus grand, 23, le plus petit. Le poinçon est enfin prolongé par un nez cylindrique de guidage 24, qui coulisse dans l'alésage axial 6 du flasque 4. Notons accessoirement que ce nez de guidage sert déjà au moment de la construction de l'appareil, pour centrer l'ensemble des pièces. Sa fonction en service est de maintenir communs les axes du poin çon central 20 et de l'anneau segmenté constitué par l'ensemble des secteurs 10. Des roulettes, non dessinées, sont attenantes aux flasques et permettent le déplacement de Irappareil à l'intérieur de la conduite au fur et à mesure de sa réalisation. Par ailleurs le vérin communique, par l'intermédiaire d'une tuyauterie située à l'intérieur d'un gaine flexible, avec une pompe non représentée. La tuyauterie est d'une longueur tégere- ment Supérieure à la longueur maximum des tubes à souder. Le- raccordement entre la pompe et cette tuyauterie se fait au moyen#de raccords rapides. Enfin, la gaine flexible entourant la tuyauterie qui relie le vérin et la pompe possède des butées de posi tionnement amovibles qui permettent de situer avec précision l'appareil par rapport à l'extrémité des tubes. Le fonctionnement de cet appareil est le suivant, et lton supposera, pour l'exposé, qutune soudure vient d'être effectuée. Si cela nta pas encore été fait, on prépare ltextrémité libre du tube qui vient d'être soudé en la chanfreinant, et l'on chanfreine de même l'extrémité du nouveau tube à souder. On présente alors ce deuxième tube à proximité de l'extrémité libre du premier tube, avec, à l'intérieur, un câble. On relâche alors le vérin 7, ce qui rétracte les secteurs 10 et dégage la première soudure. On désolidarise alors la pompe et tire l'appareil vers l'extrémité libre du premier tube par traction, à travers le deuxième tube, sur le câble que l'on a préalablement accroché à la gaine. On ajuste la position respective, du tronçon de conduite déjà sou-; dé, de l'appareil, et du nouveau tube à lourder peacri gracie en particulier aux butées de positionnement portées/îa gaine flexible. On peut alors rebrancher la pompe. Ayant manipulé le distributeur de cette dernière dans la position "sortie de tige" on peut ensuite, par l'intermédiaire du vérin 7, agir sur le poinçon 20 qui expanse les secteurs 10. Les sabots de cuivre, 14, préalablement graissés, viennent alors progressivement au contact des deux tubes selon l'enchatnement suivant - contact du mandrin avec celui des deux tubes ayant le plus petit de tous les diamètres des deux tubes, - mise au rond de ce premier tube, - mise au rond du deuxième tube, et/ou expansion du premier, suivant l'importance respective de ltovalisation du deu xième et des tolérances diamétrales du premier, - expansion conjointe des deux tubes. Cette expansion doit naturellement être limitée. Elle peut entre de deux façons. Selon la première, on tare la soupape de sûreté de la pompe à la valeur qui correspond au maximum du taux de traction admis dans la paroi des tubes à l'occasion de ltex- pansion ; selon la seconde, on entoure au moins l'un des tubes d'une bague, telle que 25 en Fig.2, qui peut être un collier ou une bride démontable. On peut alors procéder à la soudure de la façon suivante. Dans le cas le plus général, qui est celui où la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la conduite finie doit rester limitée, on se contentera d'un petit cordon de soudure, tel que 3, en haut de la Fig.2, sans pénétration ni coulure intérieure entre les sabots de cuivre 74. Les anneaux 25 restent alors en dehors du joint des tubes. Lorsqu'on veut une conduite plus résistante, avec une soudure plus efficace, on peut utiliser un anneau extérieur placé à cheval sur la jonction, comme en 26. Cet anneau, à la phase précédente, sert de limiteur de ltexpansion. A cette phase, de la soudure, il sert de manchon de raccordement, et les tubes lui sont fixés par deux cordons 27 et 28, aux deux extrémités. L'invention garantit ainsi, quelle que soit la variante employée, que ltemplacement de la soudure est, sur la distance axiale correspondant à l'appareil, rigoureusement cylindrique, et totalement exempt de toute aspérité pouvant créer un choc dans un transport pneumatique d'objets fragiles ou être l'amorce d'accumulations indésirables dans un transport de produits pulvérulents. REVENDICATIONS } 1.- Procédé de centrage et alignement réciproque de deux tubes, en vue de leur soudure bout à bout, au moyen d'un mandrin expansible, caractérisé par ltenchatnement des opérations suivantes - expansion du mandrin jusqu'au contact de celui des deux tubes ayant le plus petit de tous les diamètres des deux tubes, - mise au rand de ce premier tube, - mise au rond du deuxième tube, et/ou expansion du premier, suivant l'importance respective de l'ovalisation du deu xième et des tolérances diamétrales du premier, - expansion conjointe des deux tubes. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque l'expansion est opérée au moyen d'un vérin alimenté par une pompe, l'expansion conjointe desd eux tubes est poursuivie jusqu'au déclenchement de la soupape de sûreté de la pompe, ce qui limite la montée de la pression dans la pompe à la valeur correspondant au maximum du taux de traction admis, pour ltexpan- sion, dans la paroi des tubes. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'expansion conjointe des deux tubes est poursuivie jusqu'au contact de l'extérieur d'au moins l'un des deux tubes avec l'in- térieur d'une bague dont le diamètre est choisi pour limiter le taux de traction induit par l'expansion dans la paroi des tubes. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la soudure déposée à la jonction des deux tubes, après expansion, est limitée à un mince cordon sans coulure ni pénétration vers 5.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la bague de limitation de l'expansion est placée à cheval sur la jonction des deux tubes, à la façon d'un manchon, un cordon de soudure consistant étant déposé aux deux extrémités du manchon, au contact des deux tubes. 6.- Mandrin pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, entre deux flasques circulaires extrêmes (4, 5), réunis par des goujons axiaux (9), o Premièrement un anneau périphérique segmenté constitué d'une série de secteurs cylindriques (10), mcbilesradia- lement chacun, o Deuxièmement un poinçon central (20) mobile axialement, o L'extérieur du poinçon et l'intérieur des secteurs pré sentant des rampes conjuguées (ils, 21) glissant les unes sur les autres. 7.- Mandrin suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ses secteurs (10) présentent sur leur face externe, une gorge annulaire occupant presque toute leur surface (12), et en ce que cette gorge (12) sert au logement de sabots de cuivre (14) euxmêmes cylindriques. 8.- Application d'un mandrin suivant la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits sabots (14) sont graissés avant usage. 9.- Mandrin suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la face externe des secteurs (10) présente une gorge annulaire étroite et profonde (11 Séventuellement ouverte dans la gorge (12) de logement des sabots (14) suivant la revendication 7 - et en ce que cette gorge (11) sert au logement d'un Jonc élastique (13) de rappel en position de repos des secteurs (10) après expansion. 10.- Mandrin suivant l'une quelconque des revendications 6, 7 > et 9r caractérisé en ce que le poinçon (20) qui est introduit au centre des secteurs (10) est mu par un vérin hydraulique (7).