Brevet FR2432694A1 — publié le 19800229

La présente invention se rapporte à un dispositif de chauffage localisé des extrémités d'objets tubulaires, qui est tout particu lièrement destiné aux installations de revetement des extrémités de tuyaux. Bes tuyaux, et tout particulièrement les tuyaux de fonte, destinés à la réalisation de canalisations de transport de fluide à température élevée, qui sont réunis entre eux par une jonction coulissante, ont généralement leurs extrémités revêtues par un matériau présentant à la fois un faible coefficient de frottement et une tenue mécanique suffisante pour résister à un échauffement relativement important. Un matériau approprié est une résine fluorée qui se présente sous la forme d'une poudre. Elle est alors appliquée par projection électrostatique sur les extrémités du tuyau qui ont été préalablement chauffées, de sorte qu'elle fond.Une nouvelle application de chaleur a ensuite pour rale de parfaire la fusion et d'obtenir une peau unie et lisse couvrant une épaisseur de résine exempte de bulles et bien adhérente. I1 est clair que le revêtement de résine doit être rigoureusement lisse, de façon à favoriser le glissement des extrémités emportées des deux tuyaux successifs. a résine fluorée employée étant une résine thermoplastique déjà polymérisée, le poli de sa surface est fonction du chauffage qu'elle subit lorsqu' elle est déposée sur l'extrémité du tuyau. En conséquence il est extremement important que ce chauffage ne soit pas trop violent et ne risque pas de décomposer la résine et, en outre, qu'il soit régulier sur toute la surface de l'extrémité du tuyau. La présente invention a pour but de fournir un dispositif de chauffage qui permette de répondre à ces exigences et d'assurer un chauffage efficace permettant d'obtenir un revêtement parfaitement lisse. Cette invention a en effet pour objet un dispositif de ehauf- fage localisé des extrémités d'objets tubulaires, caractérisé en ce qutil comporte un four cylindrique, ouvert à l'une de ses extrémités, sur le fond circulaire fermé duquel est fixé un faisceau cylindrique axial d'éléments émettant un rayonnement infra-rouge, qui délimite avec la paroi cylindrique du four un espace annulaire de réception de l'extrémité tubulaire à chauffer. Dans un tel four le chauffage est effectué à partir de l-'intérieur de l'objet tubulaire, ce qui supprime le risque de chauffer trop violemment la surface extérieure de cet objet. Dans le cas du chauffage -des extrémités de tuyau revêtues d'une résine fluorée, le chauffage depuis l'intérieur du tuyau permet le libre échappement vers ltextérieur des inclusions gazeuses et, en outre, supprime le risque d'un chauffage trop violent de la résine fluorée, ce qui pourrait conduire à une décomposition de cette résine. Suivant un mode de réalisation préféré, le dispositif de chauffage comporte à l'extérieur du four un support pour l'objet tubulaire, qui est muni de moyens d'entraînement de cet objet en rotation autour de son axe. On obtient ainsi un chauffage extrêmement régulier de la paroi de l'objet tubulaire. L'invention s'étend également à une installation de revêtement des extrémités de tuyaux en fonte destinés à être assemblés par emboitement réciproque, qui comporte un dispositif de chauffage comprenant deux fours mobiles et un chariot de support du tuyau disposé entre ces fours, l'intervalle annulaire entre le faisceau cylindrique d'éléments émettant un rayonnement infra-rouge et le corps cylindrique de l'un des fours étant adapté à l'introduction du bout uni du tuyau, tandis que l'intervalle correspondant de l'autre four est adapté à l'introduction de l'emboîtement d'extrémité de ce tuyau. les deux extrémités du tuyau peuvent ainsi être chauffées simultanément pendant que le tuyau est entraîné en rotation autour de son axe. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Bur ce dessin la Fig. 1 est une vue schématique, en plan, d'un poste de revêtement des extrémités d'un tube, comportant un dispositif de chauffage selon l'invention; la Fig. 2 est une vue de coté, à échelle agrandie, d'un chariot de support du tube faisant partie du dispositif de chauffage; la Fig. 9 est une vue de dessus du chariot de la Fig. 2; la Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig.2; les Fig. 5, 6 et 7 sont respectivement une coupe longitudinale, une vue en élévation et une vue en plan d'un chariot supportant un four du dispositif de chauffage; la Fig. 8 est une vue à échelle agrandie, en coupe longitudinale, d'un- four de chauffage du bout uni d'un tube; la Fig. 9 est une vue en coupe suivant la ligne 9-9 de la Fig.8;; la Fig. 10 est une vue extérieure, avec arrachement partiel, du four de chauffage de l'extrémité d'emboîtement du tube; la Fig. 1-1 est une vue en bout du four de la Fig. 10; les Fig. 12 à 16 montrent schématiquement les positions du chariot de support du tube et des chariots de support des fours dans les différentes phases du revêtement des extrémités d'un objet tubulaire. te dispositif de chauffage de l'invention est tout particulièrement adapté au revêtement des extrémités d'un tuyau du type à raccordement par emboîtement, et notamment d'un tuyau de fonte qui est revêtu d'une résine fluorée destinée à former une surface lisse. L'invention sera décrite en référence à cette application mais il est bien évident que ceci n'est donné qu'à titre indicatif et nullement limitatif. Dans une installation de revêtement de tuyaux le poste de revêtement, tel que celui représenté sur la Fig. 1, est précédé d'un poste de préchauffage des extrémités du tuyau et est suivi d'autres postes de traitement, par exemple d'un poste de pose d'un élément calorifuge ou analogue. Beys tuyaux à traiter sont déplacés sur des rails, tels que ceux indiqués schématiquement en R sur la Fig. 1, perpendiculairement à leur axe longitudinal, c 'est-à-dire dans le sens de la flèche f1. D'autres rails analogues aux rails R sont prévus -de l'autre côté du poste de revêtement en vue du transfert du tuyau revêtu vers le poste suivant. Comme le montre la Fig. 1, le poste de revetement comporte dans sa partie centrale des dispositifs de pulvérisation constitués par exemple par deux cabines de pulvérisation électrostatique 1 et 2 respectivement. Ces deux cabines correspondent à la projection de deux poudres distinctes et permettent des recyclages séparés pour les deux couches du revêtement. Un chariot 3, mobile sur des rails 4, reçoit le tuyau à traiter et le déplace entre les cabines de pulvérisation 1 et 2, et deux fours désignés d'une façon générale par les références 6 et 7, qui sont montés sur des chariots mobiles sur les rails 4, de part et d'autre des cabines de pulvérisation I et 2. Chacun des fours 6 et 7 comporte un dispositif chauffant proprement dit 8, constitué par un faisceau d'éléments émettant un rayonnement infra-rouge et disposés cylindriquement. Ce dispositif chauffant 8 est placé à l'intérieur d'une enveloppe isolante cylindrique 10 (Fig. 5), qui est coaxiale au dispositif chauffant 8 et délimite avec lui un espace annulaire 12 dans lequel peut s'engager l'extrémité du tuyau à chauffer. L'enveloppe-isolante 10 ainsi que le dispositif chauffant 8 sont montés sur un Sras axial horizontal commun 14, dont une extrémité est maintenue dans un support 16 monté coulissant le long de deux colonnes 18 portées verticalement par un chariot 20 roulant sur les rails 4. les deux colonnes 18 sont reliées à leur partie supérieure par une traverse 21 et un système vis-écrou 22, monté dans cette traverse 21 et sur le support 16 et commandé par un volant 24, permet de régler la position verticale du support 16 sur les colonnes 18 et d'assurer ainsi l'alignement de l'axe du four et de celui du tuyau et la pénétration de l'extrémité à chauffer, coaxialement à l'enveloppe isolante 10, dans l'espace annulaire 12. Bien entendu le four et le dispositif chauffant ont des dimensions adaptées au diamètre du tuyau à traiter. l'intervalle annulaire 12 est suffisant pour éviter le contact de la paroi interne du four avec l'extrémité du tuyau. l'espace annulaire 12a du four 6, destiné à chauffer le bout uni 26 d'un tuyau 30, est toutefois plus petit que l'espace annulaire 1- du four 7 destiné à chauffer l'em- boitement 28 de ce même tuyau 30 (Fig. 8 et 10). Dans chacun des fours 6 et 7 la paroi cylindrique isolante 10 est fermée à l'une de ses extrémités par un fond 32, qui est traversé par le bras axial 14 et supporte le dispositif chauffant 8. Ce dispositif comporte un noyau central cylindrique en matériau isolant et réfractaire 34, porté par le fond 32 autour du bras 14. Tout autour de ce noyau 34 sont répartis des tubes 36à rayonnement infrarouge, qui sont supportés et alimentés électriquement par des plaquettes incurvées 38 disposées parallèlement au fond. A l'extrémité fermée du four 6 ou 7 les plaquettes 38 sont reliées à des bornes 40 qui traversent le fond 32.A l'extrémité opposée les plaquettes 38 sont maintenues par des vis 42 sur un disque isolant 44 coaxial au bras 14. les bornes 40 sont reliées à une source d'énergie électrique qui assure l'alimentation en 220 volts des émetteurs ou tubes 36. Ces émetteurs ont chacun une puissance de l'ordre de 0,8 kw et dispensent environ 60 %0 de-leur énergie entre 2 et 5 microns. De préférence 11 extrémité du four opposée au fond 32 est fermée par une paroi mince constituée par une couronne 48 fixée à 1' extré- mité de l'enveloppe isolante 10 et par un disque circulaire 50 fixé sur le disque 44 autour du bras 14. La couronne 48 et le disque 50 délimitent ainsi entre eux une ouverture annulaire qui permet le passage de l'extrémité de tuyau à chauffer. Bien entendu l'ouverture annulaire 52 a, comme l'espace annulaire 12, une dimension qui est fonction du diamètre du tube et l'ouverture du four 6 est plus étroite que celle du four 7 de revêtement de l'emboîtement du tuyau. Dans un four de ce type les éléments chauffants ou tubes 36 ont une longueur inférieure à celle de la paroi isolante 10, mais cette longueur est choisie de façon à être nettement supérieure à la longueur du revêtement de l'extrémité du tuyau à traiter. En général la longueur de la partie revêtue est au plus égale à la moitié de la longueur hors tout du four. Par exemple le chauffage des extrémités d'un tuyau d'un diamètre nominal de 250 mm dont le bout uni a été revêtu sur une longueur de 220 mm, tandis que le côté emboîtement est muni d'un revêtement d'une longueur de 240 mm, a été effectué dans des fours ayant une longueur hors tout de 620 mm et comportant un faisceau rayonnant de 210 mm de diamètre constitué par des tubes à infra-rouge de 450 mm de longueur.Te four de chauffage du bout uni avait un diamètre extérieur de 409 mm, tandis que le four de chauffage de l'emboîtement avait un diamètre extérieur de 494 mm. Des chauffages analogues ont été effectués avec des tuyaux de diamètre nominal variant entre 150 mm et 600 mm, tels que le diamètre extérieur de leur bout uni variait entre 70 mm et 635 mm, tandis que le diamètre extérieur de leur emboîtement variait entre 243 mm et 739 mm. Dans tous les cas l'espace annulaire 12 a été choisi de façon à être le plus faible possible. On constate en effet que la faiblesse de la valeur de cet intervalle a une conséquence heureuse sur la régulation du chauffage assuré par le faisceau à infra-rouge 8. En effet, les courants de convection sont limités dans cet intervalle 12 et passablement affaiblis à une certaine distance de l'ouverture 52 du four. il en résulte une bonne homogénéité des températures respectives de la peau extérieure du tuyau dans la partie non revêtue, de la peau extérieure de la zone enduite, et de la paroi interne du four. TJne sonde thermique 54, montée dans la paroi cylindrique isolante 10 et débouchant dans l'espace annulaire 12, à proximité de la limite 55 de la zone revêtue, donne donc une température dont lten- registrement permet d'agir sur le régime de chauffage. il s'agit de préférence d'une sonde Chromel-Alumel intégrant la température moyenne d'une zone de quelques centimètres carrés autour de son implantation dans la surface interne de la paroi 10. Be régime de chauffe du four est fort au début puis oscille par la suite entre faible et nul.Cette disposition élimine les risques d'une surchauffe liés à l'inertie thermique de l'épaisseur de la fonte, ou analogue, qui constitue le tuyau et qui pourrait continuer à rayonner au-delà des besoins, même après la transmission d'une alerte par la sonde si on poursuivait le régime fort une fois passée la mise en température. La régularité du chauffage est d'ailleurs encore améliorée lorsque le tuyau ou tube traité 30 est entraîné en rotation autour de son axe, pendant toute la durée du chauffage. Comme le montrent les Fig. 2 et 3, ce tube 30 est en effet monté sur un chariot 3 muni de roues 56 roulant sur les rails 4 et comportant deux jeux de galets de rotation, respectivement 58 et 60, dont l'un 58 est entraîné par un motoréducteur 62. Des vérins gonflables 64, montés sur ce chariot 3 à proximité de chacun des jeux de galets rotatifs 58 et 60, contribuent à soutenir le tuyau 30. En outre l'extrémité du chariot 3 cor- respondant au bout uni du tuyau 30, porte un galet de réaction regla- ble en hauteur 66, suivi d'une boite d'obturation 68 également réglable en hauteur. Comme le montrent les Fig. 2, 8 et 9, le galet de réaction 66 sert de butée pour le bout uni 26 du tuyau 30. Par ailleurs il pénètre dans une fente longitudinale 70 de la paroi isolante 10 du four 6 et vient buter à l'extrémité de ce four contre le fond 32. De la même manière la botte d'obturation 68, portée par le chariot 3, glisse dans la fente 70 et assure la fermeture de la paroi du four pendant le chauffage. Bien entendu la boite 68 est en un matériau isolant analogue à celui qui constitue la paroi 10. Comme le montre la Fig. 2, le galet de réaction 66 et la boîte d'obturation 68 peuvent occuper différentes positions sur le chariot 3, selon la longueur du tuyau 30. lorsque l'on veut revêtir les extrémités d'un tuyau 30 du type à emboîtement réciproque, comportant à une extrémité un bout uni 26 et à son extrémité opposée un bout évasé, ou emboîtement 28, on chauffe préalablement les extrémités à revêtir, puis le tuyau 30 est déplacé sur des rails R jusqu'à sa réception par les galets 58 et 60 du chariot 3 qui se trouve à ce moment dans la position représentée sur les Fig. 1 et 2, c'est-à-dire légèrement espacé à la fois des cabines de pulvérisation 1 et 2 et du four le plus proche 7. le chariot 3, qui est muni d'un moteur électrique 70 commandé, comme le moteur 62 d'entraînement en rotation des galets 58, par l'intermédiaire d'un câble électrique porté par un enrouleur (non représenté), est alors déplacé vers la gauche,en considérant les Fig. 12 et 13, de façon à introduire le bout uni 26 à l'intérieur de la première cabine de pulvérisation 1 (Fig. 13). le moteur 62 est mis en route et, à l'intérieur de la cabine 1, le bout uni 26,préchauffé et entraîné en rotation par les galets 58,est revsstu, par projection électrostatique, d'un matériau tel qu'une résine fluorée. Lorsque ce premier revêtement est terminé, le chariot 3 est à nouveau déplacé vers la gauche pour amener à son tour l'emboîtement 28 à l'intérieur de la cabine 1, dans la position représentée sur la Fig. 14. L'em- boitement 28 étant à son tour revêtu par projection électrostatique d'une résine fluorée, le chariot 3 est entraîné en sens inverse de façon à prendre la position intermédiaire représentée sur la Fig. 15. les dispositifs chauffants 6 et 7, qui jusqu'à présent sont restés en position éloignée sur les rails 4, mais qui ont été branchés sur la source de courant électrique de façon à porter le four a une température voisine de celle du traitement,sont alors rapprochés de part et d'autre du chariot 3. Lorsque le chariot 20 portant le four 6 ou 7 de chauffage d'une extrémité du tuyau 30 arrive à proximité du chariot 3, une came 72 portée par ce chariot vient en contact d'un microrupteur 74 porté par le chariot 20 et déclenche le cycle particulier de chauffage du tuyau, en liaison avec la sonde 54. A ce moment en effet l'extrémité du tuyau 30 a pénétré dans l'espace annulaire 12 entre la paroi isolante 10 et le faisceau d'éléments chauffants 8 du four. A chaque extrémité du poste de revêtement le chariot 20 est déplacé de la même manière. En outre lorsque le four 6 arrive à proximité du bout uni 26 du tuyau 30, le galet de réaction 66 pénètre dans la fente longitudinale de ce four jusqu'au moment où il vient buter contre le fond 32. le four 6 est alors fermé sur sa périphérie par la boite d'obturation 68 et le bout uni 26 peut être chauffé dans un espace 12a pratiquement annulaire, le tuyau 30 étant de préférence en rotation autour de son axe longitudinal, sous l'action des galets 58 commandés par le moteur 62. le régime de chauffage est fort au début, puis oscille par la suite entre faible et nul, de sorte que la couche de résine fluorée, ou analogue, déposée, fond sans risquer de chauffer trop violemment, ce qui pourrait conduire à sa décomposition.Ce chauffage s'opère de l'intérieur vers l'extérieur, ce qui permet aux gaz de s'échapper vers l'extérieur au fur et à me -sure du chauffage. Bien entendu le chauffage est efficace aussi bien pour une résine déposée sur la surface externe du tuyau que pour une résine revêtant la surface interne de ce même tuyau. La durée du chauffage des deux extrémités du tuyau étant sensiblement la même, les deux chariots 20 sont écartés sensiblement simultanément et retournent à leur position de repos, telle que représentée sur les Fig. 12 à 14. Ce mouvement des chariots sépare les cames 72 du chariot 7 des micro-rupteurs 74 des chariots 20 mais n'interrompt pas l'alimentation des fours de chauffage. le chariot 3 est alors déplacé à nouveau, d'abord vers la droite de la Fig. 15 pour amener le bout uni 26 dans la seconde cabine de pulvérisation 2 et projeter sur ce bout uni entraîné en rotation une nouvelle couche de résine fluorée. Un nouveau déplacement du chariot 3 vers la gauche amène å son tour 11 emboîtement 28 à l'intérieur de la cabine 2 en vue de la projection de la seconde couche de résine sur cet emboîtement (Fig. 16).Ensuite le chariot 3 reprend la position intermédiaire de chauffage représentée sur la Fig. 15, et les deux dispositifs chauffants 6 et 7 sont approchés de ce chariot pour assurer le chauffage de la seconde couche de résine sur chacune des extrémités du tuyau 30. Une fois ce chauffage terminé, le tuyau est refroidi et évacué sur des rails tels que les rails R représentés schématiquement sur la Fig. 1. De préférence le tuyau est entraîné en rotation de manière continue pendant tous les déplacements dans le poste de revêtement mais il peut également être arrêté à certains moments, pendant les translations par exemple. Par ailleurs les cames 72 peuvent éventuellement être déplacées en même temps que le galet de réaction, en fonction de la longueur du tuyau. Â tout moment, pendant l'opération-ae chauffage, la sonde thermique 54 assure un contrôle qui permet de connaître la température moyenne d'une zone oe quelques centimètres carrés autour de son implantation dans la paroi 10. Par suite elle permet d'agir sur le régime de chauffage. Cette disnosition combinée avec le cycle de chauffage et notamment avec la réduction du régime de chauffe élimine pratiquement les risques d'une surchauffe liés à l'inertie thermique de l'épaisseur de la fonte qui constitue la paroi du tuyau et pourrait continuer à rayonner au-delà des besoins, même après la transmission d'une alerte par la sonde si on poursuivait le régime fort de chauffe une fois passée la mise en température. il est bien évident que le dispositif de chauffage de ltinven- tion peut facilement s'adapter au chauffage d'une seule extrémité de tuyau ou au chauffage de toute autre extrémité d'objet tubulaire. Revendications i - Dispositif de chauffage localisé des extrémités d'un objet tubulaire, tout particulièrement destiné aux postes de revêtement des extrémités de tuyau à raccordement par emboîtement réciproque, carac têrisé en ce qu'il comporte un four cylindrique, ouvert à l'une de ses extrémités, sur le fond circulaire fermé duquel est fixé un faisceau cylindrique (8), axial, d'éléments chauffants émettant un rayonnement infra-rouge, qui délimite avec l'enveloppe cylindrique isolante (10) du four un espace annulaire (12) de réception de l'ex- trémité de l'objet tubulaire à chauffer. 2 - Dispositif de chauffage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe cylindrique isolante (10) dépasse axialement le faisceau d'éléments rayonnants (8). 3 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte à l'extérieur de l'enveloppe cylindrique isolante (10) un support (3) pour l'objet tubulaire (30) à chauffer et des moyens d'entraînement de cet objet tubulaire- en rotation autour de son axe longitudinal (58) porté par ce support (3). 4 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les émetteurs infra-rouges dispensent 60 % de leur énergie dans l'intervalle des longueurs d'onde 2 à 5 microns. 5 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le four est monté sur un chariot (20) mobile parallèlement à l'axe de l'enveloppe et du faisceau. 6 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le support de l'objet tubulaire est constitué par un chariot mobile en translation par rapport au four. 7 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde (54) de contrôle de température montée dans l'enveloppe cylindrique isolante (10) du four et reliée à des moyens de régulation du régime de chauffe de ce four. 8 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 3 7, caractérisé en ce que le four comporte une fente longitudinale tandis que le chariot de support de l'objet tubulaire porte un galet de réaction et de guidage qui pénètre dans cette fente lors du déplacement relatif du four et de l'objet tubulaire, l'extrémité de l'objet tubulaire étant en appui contre ce galet. 9 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité du chariot de support due l'ob- jet tubulaire comporte une came qui coopère avec un microrupteur porté par le chariot de support du four en vue de la commande du cycle de chauffage de ce dernier. 10 - Dispositif de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux fours montés chacun sur un -chariot mobile en translation sur des rails et un chariot de support de l'objet tubulaire à traiter, également mobile en translation sur les mimes rails, entre les deux fours. 11 - Dispositif de chauffage suivant la revendication 10, destiné au chauffage des extrémités d'un tuyau à emboîtement réciproque, caractérisé en ce qutil comporte un premier four (6) comportant un espace annulaire (12a) de réception (2) du bout uni (26) du tuyau et un second four (7) comportant un espace annulaire (12b) de réception de l'emboîtement (28) de l'autre extrémité de ce même tuyau. 12 - Installation de revêtement des extrémités d'un tuyau à em boitement réciproque comportant un dispositif de chauffage selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, entre les deux fours, un dispositif de pulvérisation de résine sur les extrémités du tuyau, chacun des fours ayant une longueur nettement supérieure à la longueur de la couche dont doit entre revêtue l'ex- trémité correspondante et chacune des sondes (54) étant montée dans la paroi isolante (10) à une distance du fond du four supérieure à la longueur de cette couche.