Brevet FR2435617A1 — publié le 19800404

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour réaliser un rotor de pompe ou de moteur A engrenage hélicoïdal. Normalement, ces rotors sont obtenus sur un tour, à partir d'un bloc massif. Cette opération est extremement complexa et coûteuse, en particulier lorsque les rotors ont un axe de longueur considérable. Ces longs rotors, avec un grand pas, ont été mis au point, en particulier, pour les moteurs à engrenage hélicoïdal, susceptibles d'entre utilisés, par exemple, pour commander les engins de forage, actionnés par de la boue sous pression. On a proposé, ces dernières années, de réaliser les rotors des pompes et moteurs à engrenage hélicoïdal par dEformation d'une piece tubulaire. Ce résultat est obtenu en faisant passer la pièce entre trois matrices ayant un profil femelle correspondant au profil mâle de l'engrenage hélicoïdal.Les matrices ont une surface extérieure tronconique et elles sont déplacées axialement dans une presse ayant des surfaces tronconiques correspondantes, de telle sorte que les matrices sont pressées sur la pièce usinée. Cette méthode est cependant très inadaptée aux rotors possédant un grand pas, du fait que les matrices et la presse risquent d'atteindre un prix prohibitif. Selon la présente invention, on propose maintenant un procédé de réalisation d'un rotor de pompe ou moteur à engrenage hélicoidal, par courbure progressive d'une pièce tubulaire, selon la forme que l'on désire donner à l'engrenage hflcotdaI. Selon un mode préférentiel, la pièce usinée est alimentée axialement, par intermittence, et elle est tournée par intermittence sur son axe, elle est serrée et soumise latéralement à la pression d'un outil déformant en un point situé en aval de la position de serrage, entre les alimentations et rotations intermittentes. De préférence, une enclume ayant un profil femelle correspondant approximativement à celui d'une partie du rotor fini, est montée en un point opposé à l'outil déformant, ce dernier courbant la pièce usinée sur le profil de l'enclume. Le mode de réalisation ci-dessus est particulièrement simple et peu coûteux I1 permet de former rapidement la pièce selon la forme que l'on désire donner à l'engrenage hélicottal et, en effectuant des réglages mineurs, il est possible de compenser les variations du matériau constitutif de la pièce usinée. Etant donné que l'appareil nécessaire pour appliquer la présente invention est relativement petit, il est capable de former un très long rotor, de 5 mètres par exemple ou plus, et de produire un rotor avec un grand pas, lm,5 par exemple. L'outil déformant comportera, de préférence, un évidement sur la face qui vient en contact avec la pièce usinée, cet évidement épousant la forme extérieure de la pièce. L'outil déformant est de préférence monté à pivotement sur un vérin hydraulique capable de produire la force nécessaire à la courbure de la pièce usinée. Pour produire un engrenage hé licofdal de forma appropriée, la pièce est avancée, axialement pour chaque pas, n fois, n étant un entier et à chaque fois, elle est tournée de 3600. Par exemple, elle pourra etre avance 90 n fois et tourner de 4 chaque fois. L'importance de la courbure de la pièce, à chaque avance, est généralement très légèrement supérieure au degré de courbure du produit final, étant donné que le métal de la pièce usinée récupère três légèrement la déformation, après l'opération de courbure. Cette redéformation peut entre prise en considération et un calibre peut etre prévu sur l'enclume pour coopérer avec la pièce usinée, à la fin de l'opération de courbure, qui se trouve ainsi stoppée dans des conditions déterminées. La présente invention concerne également un appareil destiné à produire un rotor de pompe ou de moteur à engrenage hélicordal, ledit appareil comprenant : des moyens pour alimenter axialement par intermittence une pièce tubulaire et la faire tourner par intermittence sur son axe, des moyens pour serrer la pièce entre les alimentations intermittentes et des moyens pour presser la pièce latéralement, qui comportent un outil dé formant placé à un endroit situé en aval de la position de serrage. On considère également que l'opération de courbure pourrait être obtenue, de façon continue, en alimentant la pièce axialement et en la faisant tourner en même temps sur son axe, entre une première paire de galets paralleles et une seconde paire de galets parallèles, dont les axes forment un certain angle par rapport aux axes de la première paire, les rouleaux d'une paire ayant des cavités qui, réunies, formant la section transversale de la pièce usinée. Il est recomnd4 de monter, en amont de la première paire, une autre paire de galets similaires, possédant des axes parallèles à ceux de la première paire, cette paire supplémentaire et la première paire maintenant rectiligne la partie de la pièce usinée située en amont. Pour mieux faire comprendre la présente invention, on va en décrire maintenant, à titre purement illustratif et non limitatif, un mode de mise en oeuvre représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente une vue en perspective d'un rotor de pompe ou de moteur à engrenage hélicoïdal; - la figure 2 montre une vue en perspective, illustrant le procédé de formation selon l'invention pour le rotor de la figure 1; - la figure 3 montre quatre vues schématiques, indiquant les positions de l'outil déformant au début de l'opération de déformation à gauche et, à la fin de ltopération de dé fois mation à droite; - la figure 4 représente une esquisse montrant la relation existant entre la longueur A du tube pour chaque pas héli cotidal, la circonférence B, l'angle de l'hélice et le pas P propremant' dit. La figure 1 montre un rotor 10, dans lequel l'an- grenage héUcodal a un pas P; le diamètre mineur du rotor, en un point quelconque le long de son axe, est t'd"; le diamètre majeur "D" représente le diamètre total couvert par le rotor possédant une excentricité "e". La figure 2 illustre le procédé de la présente invention. Une pièce 11 est d'abord serrée dans une bride desserrable 12. Cette bride desserrable peut etre montée sur le btti d'un tour et la pièce proprement dite peut être également serrée dans un mandrin gradué approprié 13. Ce mandrin peut etre équipé de 90 déclics, espacés régulièrement de 40 d'angle les uns des autres. Le mandrin peut être également relié à la vis-mère du tour, de telle sorte qu'il puisse etre avancé par pas correspondant à 1 ème du pas P du rotor usiné ces pas étant lisibles sur une archelle graduée 14 placée à côte du mandrin. Une partie de la bride desserrable 12 est formée par une enclume 15, comportant sur sa face frontale un évidement de serrage 16, de section transversale semi-circulaire, qui s'vase en une partie 17 de profil femelle correspondant approximativement à celui d'une partie de la forme finale du rotor. En face de l'enclume 15 est monté un outil défor- mant 18, constitué d'un bloc de butée, qui est porté gracie à un joint articulé, représenté schématiquement en 19, par un vérin hydraulique 20. Pour conférer de la rigidité à l'assemblage, le vérin 20 et l'enclume 15 sont reliés en bas au bSti du tour, et en haut par un pont, ces dispositifs n'étant pas repré sentés sur le schéma pour plus de clarté. Le bord avant de l'outil déformant 18 est muni d'un évidement semi-cylindrique 21, destiné à épouser approximativement le profil de la pièce 11. En cours de travail, la pièce est introduite dans la bride 12, de telle sorte qu'une partie de la pièce dépasse au-delà de la bride et recouvre le profil femelle de l'en- clume. Le vérin est ensuite mis en action et provoque la courbure de la pièce tubulaire sur le profil. Le vérin est ensuite dégagé, la pièce est avancée d'une graduation sur l'échelle 14 et elle est tournée dlun repère de déclic à l'autre sur le mandrin 13, tandis que la bride 12 est amenée en position de serrage. Le vérin entre à nouveau en action et le processus entier se répète, jusqu'd ce que la totalité de la pièce soit courbée selon la forme que l'on désire donner à l'engrenage hélicordal On peut voir sur la figure 3, comment le joint articulé 19 permet à l'outil déformant 18 de pivoter à l'angle correct pour toucher la pièce usinée dans les conditions nécessaires pour s'adapter à la forme du profil de l'enclume. Une pige (non représentée) est montée sur la face avale de l'enclume, comme indiqué sur la figure 2, et elle est utilisée pour vérifier si la pièce a bien été courbée, au degré voulu, sur l'enclume. Dès que ce résultat est obtenu, un signal de contrôle est effectivement adressé au vérin hydraulique 20 pour lui ordonner de cesser la pressinon; la pièce usinée peut être alors déplacée, à la fois axialement et par rotation après avoir desserré la brida. On notera que la pièce usinée subit un léger retour après cette opération. Le degré de retour dépend de la matière et des dimensions de la pièce usinée. On pourra faire des essais sur un bloc métallique tubulaire particulier, pour déterminer le degré correct de déformation et le profil correct de l'angle, afin d'obtenir un engrenage héli cotidal de la forme désirée. Si cette forme est inappropriée, la modification peut s'effectuer facilement et rapidement, aux moindres frais, ce qui permet d'obtenir un engrenage h81icoidal de forme et de dimensions satisfaisantes. Etant donné que la pièce est seulement courbée, il va de soi que le diamètre de la pièce initiale reste essentiellement identique au diamètre mineur du rotor fini. De la sorte, il est beaucoup plus facile d'effectuer les calculs nécessaires pour l'obtention du résultat désiré, que cela n'était pour les procédés de déformation précédemment connus. Etant donné que la pièce est usinée à partir d'une barre tubulaire, on fait une grande économie de matière et, de plus, on obtient un rotor tubulaire qui pré sente certains avantages en particulier lorsqu'il est utilisé avec un moteur de forage à boue. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation d'un rotor destiné à une pompe ou un moteur à engrenage hélicoidal, suivant lequel une pièce tubulaire est déformée selon le profil désiré, caracté- risé par le fait que la déformation est effectuée par courbure progressive de la pièce tubulaire, selon la forme désirée pour l'engrenage hélicotdal, ce procédé comprenant les phases d'alimentation axiale intermittente de la pièce usinée et de rotation intermittente de cette pièce autour de son axe, le serrage de la piece et sa compression latérale en utilisant un outil déformant placé en aval de la position de serrage entre les alimentations et rotations intermittentes. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une enclume ayant un profil femelle correspondant approximativement à celui d'une partie du rotor fini, est montée en un endroit opposé à l'outil déformant, cet outil déformant courbant la pièce sur le profil de l'enclume. 3 - Procédé selon l'une des revendications I ou 2, caractérisd par le fait que l'outil déformant comporte un évidement aménagé sur la face où vient buter la pièce usinée, cet évidement épousant le profil extérieur de ladite pièce. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 3, Ca- ractérisé par le fait que l'outil déformant pivote sur un vé- rin hydraulique, qui produit la force nécessaire à courber la pièce. 5 - Appareil pour réaliser un rotor de pompe ou de moteur à engrenage hélicordal, ledit appareil comprenant des moyens permettant de monter une pièce tubulaire et de déformer la pièce, caractérisé par le fait qu'il comprend un mandrin (B) alimentant axialement, par intermittence, une pièce tubulaire (11) et la faisant tourner par intermittence autour de son axe, une bride (12, 15) destinée à serrer la pièce entre les alimentations intermittentes, un outil déformant (18) pla cé en un endroit situé en aval de la position de serrage et des moyens (20) permettant de pousser l'outil déformant latéralement sur la pièce usinée. 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une enclume (15) ayant un profil femelle (17) correspondant approximativement à celui d'une partie du rotor fini, est montée en un endroit situé en face dudit outil défor mant (18), de façon que l'outil déformant puisse courber la pièce sur le profil de l'enclume. 7 - Appareil selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'outil- déformant (18) possède un évidement (21) aménagé sur la face de butée de la pièce usinée, ledit évidement épousant la forme extérieure de la pièce. 8 - Appareil selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que l'outil déformant (18) est monté à pivotement (en 19) sur un vérin hydraulique (20), qui produit la force nécessaire pour courber la pièce.