Brevet FR2442208A1 — publié le 19800620

La présente invention a trait à un appareil en vue de tendre un fil alors qu'il est enroulé sur l'extérieur d'un tuyau. Lors de la fabrication d'un tuyau de béton précontraint, un fil de renfort est enroulé hélicoidalement sous tension autour du tuyau. Le fil est ancré au tuyau afin de maintenir le fil sous tension et le tuyau dans un état de compression. Un tuyau de béton précontraint est à même de résister à des pressions internes beaucoup plus élevées en résultat de l'effet de précharge par maintien du fil sous tension. Différents dispositifs ont jusqu ici été proposés pour maintenir le fil sous tension lorsqu'il est enroulé sur l'extérieur du tuyau. Un tel dispositif est représenté, par exemple, dans le brevet américain nO 3.115.316. Ces systèmes connus ont nécessité de nombreuses pompes afin de permettre une large gamme de tensions en fonction des dimensions de fil et des diamètres de tuyau. La roue de garde autour de laquelle est enroulé le fil et qui contrôle la tension devait être montée en position horizontale, exigeant ainsi des mécanismes de poussée verticale et horizontale coûteux. Les pompes étaient également actionnées dans un bain d'huile posant des problèmes particuliers d'étanchéité. La présente invention concerne une conception perfectionnée pour un dispositif de tension en vue de maintenir une tension correcte sur le fil lorsqu'il est enroulé sur un tuyau de béton ou un élément analogue. Le dispositif tendeur est monté sur un chariot qui se déplace horizontalement dans une direction parallèle à l'axe du tuyau enroulé. Le dispositif tendeur délivre le fil sur la surface extérieure du tuyau lorsque ce dernier tourne. Simultanément, le dispositif tendeur se déplace parallèlement au tuyau de façon à produire un enroulement hélicoïdal de celui-ci. En bref, le tendeur de la présente invention comporte un châssis monté sur le chariot mobile. Un arbre horizontal tourillonne sur le châssis et supporte une roue de garde rotative autour de laquelle est enroulé le fil en passant d'un tambour d'alimentation sur la surface du tuyau. Un cadre de tor sion est supporté de façon à pouvoir tourner sur le même arbre. Une pompe hydraulique à volume variable montée sur le cadre de torsion est entrainée par ladite roue. La pompe fournit un couple de réaction qui tend à faire tourner le cadre de torsion autour du même arbre que la roue de garde, et dans le même sens Le cadre de torsion se trouve au contact d'un élément de détection de charge monté sur le châssis du tendeur, l'élément de détection de charge étant au contact du cadre de torsion à la même distance radiale de l'arbre support que le rayon de la roue de garde. L'élément de détection de charge limite la rotation de la pompe supportant le cadre de torsion et fournit un moyen de mesurer le couple de réaction. En contrôlant le volume de délivrance et la charge sur la pompe, le couple de réaction peut être maintenu à un niveau prédéterminé, maintenant ainsi la tension sur le fil entre la roue de garde et le tuyau à un niveau prédéterminé. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre, en regard des dessins annexes. La Fig. 1 est une élévation latérale de la machine d'enroulement de tuyau utilisant le tendeur de la présente invention. La Fig. 2 est une élévation latérale de l'élément tendeur. La Fig. 3 est une vue en bout de l'élément tendeur. La Fig. 4 est une vue de dessus de l'élément tendeur. On se réfère aux figures, le numéro de référence 10 désigne dans son ensemble un chariot qui est agencé pour se déplacer le long de deux rails horizontaux 12 et 14 sur des roues de guidage 16 placées sur les rails pour supporter le poids du chariot. Le chariot 10 est maintenu contre un basculement par des roues de guidage intérieures 18, et est maintenu en alignement latéral avec les rails par des roues de guidage horizontales 20. L'élément tendeur, désigné par son ensemble 22, est monté sur et déplaçable sur le chariot 10 dans une direction parallèle à l'axe de révolution 24 d'un tronçon de tuyau à envelopper. Des organes appropriés (non représentés) sont prévus pour faire tourner le tuyau autour de l'axe horizontal 24, et sont agencés pour recevoir des tuyaux de dia mètres extérieurs différents, tel qu'indiqué en 26 et 28, respectivement.Un fil est enroulé sur le tuyau tournant, provenant d'une bobine ou d'une autre source d'alimentation (non représentée) en faisant passer le fil à travers un premier ensemble de guidage 30 monté sur le chariot 10. L'ensemble 30 comprend plusieurs poulies à gorge 32, 34 et 36 qui guident un fil, indiqué en 38, tangentiellement sur la circonférence extérieure à gorge d'une roue de garde 40. Le fil s'étend autour de la roue à gorge 40 qui est montée sur et tourillonne sur le chariot 10 d'une manière décrite ci-après en détail, sensiblement sur un angle de 340 . Le fil 38, lorsqu'il quitte la roue de garde, est guidé sur le périmètre extérieur du tronçon de tuyau par un second ensemble de guidage 42 monté sur le chariot 10. Ensemble de guidage 42 comprend une poulie à gorge 44, et une poulie à gorge 46, qui assure un guidage latéral et vertical du fil. Une troisième poulie de guidage à gorge 48 est montée sur un bras 50 qui peut être réglé pour tenir compte des tuyaux de différents diamètres pour guider tangentiellement le fil sur la surface extérieure du tuyau.Le chariot 10 est déplacé le long des rails 12 et 14 lorsque le fil s'enroule sur le tuyau, de sorte que le fil est enroulé selon un trajet hélicoïdal sur l'extérieur du tronçon de tuyau. Le fil est fixé au tuyau et ce dernier est entraîné à vitesse angulaire sensiblement constante de façon à tirer le fil provenant de la bobine d'alimentation autour de la roue de garde 40 et sur le tuyau. L'appareil tendeur ci-après décrit en regard des Figs. 2 à 4 s'oppose à la rotation de la roue de garde par le fil lorsqu'il est enroulé sur le tuyau. Ainsi, une tension est induite dans le fil entre la périphérie du tuyau et la roue de garde lorsqu'il traverse l'ensemble de guidage 42. Lorsque l'opération d'enroulement est achevée, le fil est ancré au tuyau de façon à maintenir la tension, et le fil coupé, de sorte que le tuyau enveloppé peut être retiré. L'appareil tendeur de la présente invention est décrit en détail en regard des Figs. 2, 3 et 4. Un châssis principal désigné dans son ensemble par 50 est monté sur le chariot 10. Le châssis 50 comprend quatre jambes de coin 52 sur le sommet desquelles sont montés deux éléments transversaux horizontaux 54. Les éléments transversaux 54 supportent deux paliers espacés 56 et 58 qui supportent à rotation un arbre 60 à chaque extrémité La roue de garde à gorge 40 est montée sur l'arbre 60 en un point entre les paliers 56 et 58. Un cadre de torsion 62 est supporté à rotation à Par- tir de l'arbre 60 par deux paliers 64 et 66 sur chaque coté de la roue de garde 40. Le cadre de torsion 62 comprend deux plaques latérales parallèles espacées 68 et 70 qui s'étendent vers le bas depuis les paliers et sont réunies par une plaque d'assise 72. Les plaques latérales sont disposées de part et d'autre de la roue de garde 40. La plaque d'assise 72 fait saillie latéralement entre les jambes verticales 52 da châssis principal.Une troisième plaque latérale verticale 74 s'' vers le haut depuis la plaque d'assise 72 pour supporter une extrémité de l'élément de chAssis transversal 76 s'étendant en- tre les plaques latérales 70 et 74. La totalité du cadre de tor- sion 62 est montée à rotation sur l'arbre 60 à l'aide des paliers 64 et 66. Une pompe hydraulique 80 est montée sur et s'étoedl latéralement à partir de la plaque latérale 74. La pompe 80 est de préférence du type à déplacement variable permettant un réglage du volume de décharge à une vitesse donnée quelconque. La pompe est entraînée à partir de la roue de garde 40 et de l'arbre 60 par l'intermédiaire d'un entraînement à courroie ou à channe à rouleaux accélérant la vitesse, comprenant une pour lie 82 de grand diamètre fixée à l'arbre 60, reliée par avine courroie ou une chaine à rouleaux à une poulie 84 de plus petit diamètre montée sur un arbre de renvoi 86. L'arbre 86 touril- lonne à chaque extrémité dans des paliers 88 et 90 montés sur la plaque de chassies intermédiaire 76. Une poulie 92 de grand diamètre sur l'arbre de renvoi 86 est à son tour reliée par une courroie ou une channe à rouleaux à une poulie 94 de petit diamètre sur un arbre 96 couplé à l'arbre d'entraînement et à la pompe hydraulique 80. L'arbre 96 tourillonne dans des paliers 98 et 100 montés sur la plaque d'assise 72. Un couvercle protecteur 102, représenté en traits mixtes sur la Fig, 2, entoure l'entratnement par courroie ou par chaire à rouleaux. La tension appliquée au fil lorsqu'il passe de la roue de garde au tuyau sur lequel il est enroulé, est déterminé par le montant du couple nécessaire pour faire tourner la roue garde 40. Ce couple est mesuré par une cellule de charge sous la forme d'un cylindre hydraulique 104 supporté à partir du chassais principal 52 par un support 106. Le cylindre 104 possède un piston 108 au contact d'une butée 110 fixée à la plaque latérale 70 du cadre de torsion 62. Le couple de réaction exercé par la charge de la pompe sur le cadre de torsion 62 est la conséquence de la rotation de la roue de garde 40 poussant la butée 110 contre le piston 108.De préférence, le piston 108 est disposé radialement par rapport à l'axe de l'arbre 60 d'une distance égale au rayon extérieur de la roue de garde 40 de sorte qu'une certaine tension sur le fil s'étendant autour de la roue de garde provoque une force équivalente contre le piston 108. La sortie de la cellule de charge est appliquée à une jauge appropriée qui est étalonnée en unités de force pour lire la quantité de force appliquée à la cellule de charge, et ainsi fournir une mesure étalonnée directe de la tension exercée sur le fil. En fonctionnement, le débit de la pompe 80 est appliqué par l'intermédiaire d'une soupape de réglage (non représentée) qui peut être réglée pour modifier la charge de sortie sur la pompe. La pompe est réglée de sorte que le débit de fluide se trouve en deçà de certaines limites prédéterminées, indépendamment de la vitesse de rotation de la roue de garde, qui, à son tour, est commandée par la vitesse d'avancement linéaire du fil lorsqu'il est enroulé sur le tuyau. La soupape de réglage est ensuite ajustée pour fixer l'attention au niveau voulu comme indiqué par la lecture de la cellule de charge. Bien que normalement celle-ci puisse être commandée manuellement par l'opé- rateur, il est évident que la cellule de charge peut être utilisée comme capteur pour un système d'asservissement à boucle fermée classique qui commande automatiquement la charge sur la pompe pour maintenir la tension à un niveau quelconque prédéterminé. REVENDICATIONS 1) Appareil en vue d'appliquer une tension à un fil durant l'avancement de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis, un élément circulaire, des organes supportant à rotation l'élément circulaire sur le chassies pour une rotation autour de son axe de révolution, le fil passant autour d'au moins une partie dudit élément, une pompe hydraulique, des organes supportant la pompe, lesdits organes pouvant tourner autour de l'axe de révolution de l'élément circulaire, des organes d'entraînement reliant l'élément circulaire à la pompe pour entraîner celle-ci par rotation de l'élément circulaire, des organes de détection de charge montés sur le châssis et étant au contact des organes supportant la pompe, les organes de détection de charge limitant la rotation des organes supportant la pompe, les organes de détection de charge se trouvant au contact des organes supportant la pompe à une distance radiale dudit axe de révolution qui est sensiblement égale au rayon de l'élément circulaire. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des organes supportant le chassis pour un déplacement dans une direction parallèle audit axe de révolution. 3) Appareil selon la-revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un guidage du fil monté sur le chassis pour guider le fil le long d'un trajet tangentiel à la périphérie de l'élément circulaire. 4) Machine d'enveloppement de tuyau pour enrouler un fil sous tension autour de l'extérieur du tuyau en faisant tourner le tuyau tout en avançant le fil sur l'extérieur du tuyau, caractérisée en ce qu'elle comporte un appareil comprenant un châs- sis, une roue de garde tournant sur le chassies, l'axe de rotation de la roue de garde étant parallèle à l'axe de rotation du tuyau, des organes guidant le fil autour de la roue de garde et sur la surface extérieure du tuyau, des organes pour appliquer une friction sur la roue de garde afin de maintenir une tension dans le fil entre la roue de garde et le tuyau, des organes supportant à rotation les organes de friction depuis le châssis, les organes de support pouvant tourner autour du même axe que la roue de garde, et une butée montée sur le châssis et venant au contact des organes de support pour limiter une rotation de ce dernier, la butée comprenant des moyens pour détecter la force exercée entre les organes de support et la butée, la butée venant au contact des organes de support en un point radialement espacé de l'axe de rotation de la roue de garde qui est égale au rayon de la roue de garde. 5) Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les organes de friction comprennent une pompe hydraulique montée sur les organes de support, et les organes entraînant la pompe à partir de la roue de garde. 6) Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes d'entraînement comprennent des organes multipliant la vitesse angulaire de la pompe par rapport à la vitesse angulaire de la roue de garde. 7) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pompe est à déplacement variable.