Brevet FR2433988A1 — publié le 19800321

La présente invention concerne le travail des métaux par déformation et a notamment pour objet une installation pour ltexpansion ou t'dudgeonnage't de tubes par impulsions électriques. On connatt l'emploi, pour ltexpansion de tubes, de cartouches explosives électriques comprenant un boîtier, une matière de remplissage et un conducteur. Les cartouches explosives électriques sont introduites dans les tubes. Une électrode est rapprochée de la cartouche explosive électrique et une impulsion d'énergie est transmise au conducteur, qui explose sous l'effet de la haute tension. Llimpulsion de pression qui apparatt alors agit sur la surface intérieure du tube ; il s'ensuit une déformation élasto-plastique du tube, assurant son expansion. L'installation pour l'expansion de tubes par impulsions éleetriques peut être utilisée pour ltexpansion des tubes des appareils d'échange thermique, pour dilater les tubes à l'état libre (sans plaques tubulaires) ou planés au préalable dans des matrices, ou pour executer d'autres opérations liées à la déformation de tubes. On connaît une installation pour l'expansion de tubes par impulsions éleetriques, comprenant un bâti, une glissière verticale et des glissières horizontales, une électrode amenant l'impulsion au tube à dilater et pouvant se déplacer verticalement et horizontalement, des actionneurs pour le déplaee- ment de ladite électrode dans le plan vertical et le plan horizontal, un générateur engendrant l'impulsion de courant nécessaire à 1 expansion des tubes, un système de commande de l'installation. Cette installation ne permet que l'expansion de tubes disposés en rangées horizontales et verticales ; elle n'assure l'expansion que d'un seul tube par impulsion et son rendement énergétique est relativement bas. On s'est donc proposé de créer une installation pour ltexpansion de tubes par impulsions électriques qui, grâee à sa conception nouvelle et à la réalisation nouvelle de son dispositif d'amenée de l'énergie aux cartouches explosives électriques, aurait une production et un rendement énergétique plus élevés et des possibilités technologiques plus étendues en utilisation, tout en étant plus simple à régler. La solution consiste en ce que, dans 11 installation pour la fixation par expansion ou "dudgeonnage" de tubes par impulsions électriques, comprenant un bâti, une glissière verticale montée sur ce bâti, un dispositif d'amenée de l'énergie aux cartouches explosives électriques placées dans les tubes, ce dispositif étant monté mobile sur ladite glissière verticale, des glissières horizontales montées sur le bâti, des mécanismes de déplacement vertical du dispositif d'amenée de lténergie aux cartouches explosives électriques et de déplacement horizontal de la glissière verticale, un générateur d'impulsions de courant raccordé au dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques et relié à un système de commande, il est prévu, d'après l'invention, un mécanisme de rotation du faisceau de tubes, et le dispositif amenant lténergie aux cartouches explosives électriques est constitué par une seule ou plusieurs paires d'électrodes raccordées aux sorties du générateur d'impulsions de courant, lequel est relié, par l'intermédiaire du système de commande, au mécanisme de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques, au mécanisme de déplacement horizontal de la glissière verticale et au mécanisme de rotation du faisceau de tubes. Il est avantageux de coupler les paires d'électrodes entre elles en série. Dans chaque paire d'électrodes, l'une des électrodes peut être raccordée à la sortie négative du générateur d'impulsions de courant, et l'autre, à la sortie positive de ce générateur. Il est préférable que chaque paire d'électrodes soit fixée sur des écrans protecteurs montés sur une barre coulissante, les écrans protecteurs étant fixés l'un à l'autre par des articulations de façon qu'ils puissent être déplacés angulairement et bloqués en position. L'une des électrodes peut être raccordée à la sortie positive du générateur d'impulsions de courant, et la seconde électrode, se trouvant en contact avec le faisceau de tubes, à la sortie négative du générateur d'impulsions de courant. Il est judicieux de doter le mécanisme de rotation du faisceau de tubes de plusieurs paires de supports à galets, l'arbre commun des galets moteurs étant lié cinématiquement à des éléments imposant l'angle de rotation du faisceau de tubes et reliés, par l'intermédiaire du système de commande, au générateur d'impulsions de courant. Il est judicieux aussi que l'installation comporte des éléments imposant le pas des déplacements de la glissière verticale et du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques, les actionneurs des mécanismes de déplacement horizontal de la glissière verticale et de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques étant reliés au système de commande et au générateur d'impulsions de courant par l'intermédiaire des éléments imposant le pas de déplacement. Il est utile que chaque élément imposant le pas de déplacement horizontal de la glissière verticale et le pas de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques soit re,alisé#sous la forme d'un réducteur monoétagé, ayant sur l'arbre de son pignon mené des lames qui coopèrent avec des interrupteurs statiques reliés au système de commande de l'installation et au générateur d'impulsions de courant par l'intermédiaire d'un compteur d'impulsions. L'installation faisant l'objet de l'invention permet d'effectuer le dudgeonnage de tubes formant des faisceaux, aussi bien suivant des rangées horizontales que suivant des rangées verticales, ou encore suivant des circonférences concentriques ou des spirales. L'installation a un rendement élevé, car elle permet d'effectuer l'expansion de plusieurs tubes à chaque impulsion. L'installation ne nécessite pas un réglage précis de l'actionneur de déplacement horizontal de l'électrode au pas des tubes a dilater, aussi les pignons de recharge deviennent-ils inutiles et les changements de réglage de l'installation plus simples. L'installation a un rendement énergétique plus élevé et les conditions de la décharge y sont meilleures. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre dtexemples non limitatifs avec références au dessin unique annexé qui représente la chaîne cinématique d'une installation pour l'expansion de tubes par impulsions électriques, conforme à l'invention. Llinstallation pour lafisai###expansion ou "dudgeonnage" de tubes par impulsions électriques comprend un bâti i sur lequel est montée une glissière verticale 2. Sur la glissière verticale 2 est monté mobile un dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques 3, constitué par une paire d'électrodes 4 raccordées aux bornes d'un générateur 5 d'impulsions de courant. Les cartouches explosives électriques 3 sont introduites dans les tubes (non représentés sur la figure). Les électrodes 4 sont constituées par des tiges métalliques revêtues d'une matière isolante. Elles sont fixées par une articulation 6 et des écrans protecteurs 7 à une tige coulissante 8, laquelle est montée sur la glissière verticale 2. Les écrans protecteurs 7 des électrodes 4 ont un mécanisme 9 de blocage en position. L'installation comprend des glissières horizontales 10 montées dans le bâti 1, un mécanisme 11 de déplacement vertical du dispositif amenant 11 énergie aux cartouches explosives électriques 3. Le mécanisme il comprend un pignon menant 12 et un pignon mené 13, sur l'arbre duquel est fixée une lame 14 coopérant avec un interrupteur statique 15 qui est relié à un compteur d'impulsions 16. Ce compteur est raccordé au système de commande 17, qui est relié au générateur 5 d'impulsions de courant. L'installation comprend un mécanisme 18 de déplacement horizontal de la glissière verticale 2, qui comporte un pignon menant 19 et un pignon mené 20, sur l'arbre duquel est fixée une lame 21 coopérant avec un interrupteur statique 22 qui est relié à un compteur dtimpulsions 23. Ce moteur est raccordé au système de commande 17, qui est relié au générateur5 d'impulsions de courant. L'installation comprend aussi un mécanisme 24 de rotation du faisceau de tubes, qui comporte deux paires de supports à galets, chacun desquels a deux galets moteurs 25 et un galet monté fou (non représenté sur la figure) Sur llarbre commun 26 des galets moteurs 25 est calé un pignon menant 27 qui est engrené avec un pignon mené 28 sur l'arbre duquel est fixée une lame 29 coopérant avec un interrupteur statique 30 qui est relié à un compteur dtimpulsions 31. Ce compteur est raccordé au système de commande 17, qui est relié au générateur 5 d'impulsions de courant. L'actionneur du mécanisme Il comprend un moteur électrique 32 et un réducteur 33. L'aetionneur du mécanisme 18 comprend un moteur électrique 34 et un réducteur 35. L'actionneur du mécanisme 24 comprend un moteur électrique 36 et un réducteur 37. Les tubes à "dudgeonner" sont disposés en un faisceau de tubes 38. Les réducteurs 33 et 35 sont accouplés aux vis de translation 39 et 40. L'installation pour l'expansion de tubes par impulsions électriques fonctionne de la façon suivante. Pour l'expansion de tubes disposéseaunfaiseeau 38 en rangées horizontales, à l'aide du mécanisme 11 de déplacement vertical et du mécanisme 18 de déplacement horizontal, on amène les électrodes 4 aux cartouches 3 extrêmes, introduites dans les tubes à "dudgeonner". A l'aide de l'articulation 6 on met les écrans protecteurs 7 sous un angle tel que la distance entre les extrémités actives des électrodes 4 soit égale au pas des tubes dans le faisceau 38, et à l'aide du mécanisme 9 on bloque les écrans protecteurs 7 dans cette position. On branche le générateur 5 d'impulsions de courant et le système 17 de commande de l'installation. Le générateur 5 d'impulsions de courant fournit une impulsion de courant qui est transmise par les électrodes 4 aux cartouches explosives électriques 3. Les conducteurs faisant partie des cartouches explosives électriques 3 explosent sous l'effet de la haute tension ; il s'ensuit une impulsion de pression qui provoque la déformation des parois des tubes. A l'instant où se produit la décharge à haute tension, le système de commande 17 émet un signal provoquant le branchement du moteur électrique 34 actionnant le mécanisme 18 de déplacement horizontal de la glissière verticale 2. Le réducteur 35 transmet le couple à la vis de translation 40 et la glissière verticale 2, portant la barre coulissante 8 sur laquelle sont fixées les électrodes 4, se déplace sur les glissières 10, jusqu'au groupe suivant de cartouches explosives électriques 3. En même temps, la rotation du réducteur 35 est transmise au pignon menant 19 qui est engrené avec le pignon mené 20 sur l'arbre duquel est fixée la lame 21. Quand la lame 21 passe entre les bobines de l'interrupteur statique 22, une impulsion est appliquée au compteur d'impulsions 23. Quand le compteur 23 a reçu un nombre prédéterminé d'impulsions, correspondant à la distance entre les tubes formant le faisceau 38, il envoie un signal au système de commande 17 ; èelui-ci envoie au générateur5 le signal d'émission de l'impulsion de courant suivante. puis le cycle se répète. Si le pas du déplacement devant être exécuté par les électrodes 4 change il suffit de changer le nombre prédéterminé d'impulsions affiché au compteur d'impulsions 23. Quand les électrodes 4 sont arrivées aux cartouches 3 extrêmes de la rangée, le système de commande 17 met en marche le moteur électrique 32 du mécanisme 11 de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques 3. Le réducteur 33 transmet le couple du moteur 32 à la vis de translation 39 ; il s'ensuit un déplacement de la tige coulissante 8 le long de la glissière verticale 2, jusqu'aulx rangées horizontales suivantes de cartouches 3. Le pignon menant 12, calé sur l'arbre auquel est accouplée la vis de translation 39, transmet la rotation au pignon mené 13, sur l'arbre duquel est fixée la lame 14.Quand la lame 14 passe entre les bobines de l'interrupteur statique 15, une impulsion est appliquée au compteur d'impulsions 16. Quand le compteur 16 a reçu un nombre prédéterminé d'impulsions, correspondant à la distance entre les rangées horizontales de tubes dans le faisceau 38, il envoie un signal au système de commande 17 ; celui-ci envoie au générateur, 5 le signal d'émission de l'impulsion de courant suivante et, en outre, il envoie un signal au mécanisme 18 de déplacement horizontal de la glissière verticale 2. Le cas échéant, le mécanisme 11 de déplacement vertical peut marcher au régime décrit plus haut pour le mécanisme 18, celui-ci assurant alors le déplacement de la glissière verticale 2 au pas des rangées verticales de tubes dans le faisceau 38. Pour le "dudgeonnage" de tubes disposés dans le faisceau 38 suivant des circonférences concentriques, on règle les électrodes 4 de façon qu'elles soient en regard de cartouches explosives électriques 3. Sur un signal du système de commande 17, le générateur 5 d'impulsions de courant est branché et produit une décharge à haute tension dans les cartouches explosives électriques 3, par l'intermédiaire des électrodes 4. A l'instant où se produit la décharge, le mécanisme 24 de rotation du faisceau 38 de tubes est mis en marche. Le couple du moteur 36 est transmis par le réducteur 37 aux galets moteurs 25, ce qui provoque la rotation du faisceau 38 de tubes. Sur l'arbre 26 des galets moteurs 25 est calé le pignon menant 27 qui transmet la rotation au pignon mené 28, avec lequel tourne en commun la lame 29. Quand la lame 29 passe entre les bobines de l'interrupteur statique 30, une impulsion est appliquée au compteur d'impulsions 31. Quand le compteur 31 a reçu un nombre prédéterminé d'impulsions, correspondant à un angle de rotation déterminé du faisceau 38, il envoie un signal au système 17 de commande celui-ci envoie au générateu:5le signal d'émission de l'impulsion de courant suivante, après quoi le cycle se répète. Une fois les tubes expansés suivant toute leur circonférence, un signal émis par le système de commande 17 provoque la mise en marche du mécanisme il de déplacement vertical. Le mécanisme il fonctionne comme décrit plus haut ; il s'ensuit un déplacement des électrodes 4 vers les circonférences concentriques suivantes. La marche simultanée des mécanismes 11, 18, 24 permet d'assurer le déplacement des électrodes 4 suivant n'importe quelle trajectoire. De la sorte, l'installation pour l'expansion de tubes par impulsions électriques permet de "dudgeonner" plusieurs tubes à chaque impulsion de courant, ce qui se traduit par un accroissement de sa production et de son rendement énergétique. L'emploi d'éléments imposant le pas de déplacement des électrodes 4 dans l'espace et l'angle de rotation du faisceau 38 de tubes permet de simplifier le réglage de l'installation et d'élargir ses possibilités technologiques, d'assurer l'expansion de tubes disposés dans le faisceau 38 non seulement en rangées, mais:aussi suivant des circonférences, des spirales, etc. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalise tion décrits et représentés qui n'ont été donnés 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 exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDI CM IONS 1. Installation pour l'expansion ou "dudgeonnage" de tubes par impulsions électriques, du type comprenant un bâti, une glissière verticale montée sur ce bâti, un dispositif d'amenée de l'énergie aux cartouches explosives électriques placées dans les tubes, ce dispositif étant monté mobile sur ladite glissière verticale, des glissières horizontales montées sur le bâti, des mécanismes de déplacement vertical du dispositif d'amenée de l'énergie aux cartouches explosives électriques et de déplacement horizontal de la glissière verticale, un générateur d'impulsions de courant raccordé au dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques et relié à un système de commande, caractérisée en ce qutelle comprend un mécanisme de rotation du faisceau de tubes, et que le dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques est constitué par une seule ou#plusieurs paires d'éleetrodes raccordées aux sorties du générateur d'impulsions de courant, lequel est relié, par l'intermédiaire du système de commande, au mécanisme de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques, au mécanisme de déplacement horizontal de la glissière verticale et au mécanisme de rotation dudit faisceau de tubes. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les paires d'électrodes sont couplées entre elles en série. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans chaque paire d'électrodes l'une des électrodes est raccordée à la borne négative du générateur d'impulsions de courant, et l'autre, à la borne positive de-ee générateur. 4. Installation selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que chaque paire d'électrodes est fixée sur des écrans protecteurs montés sur une barre coulissante, les écrans protecteurs étant articules l'un à l'autre de façon qu'ils puissent être déplacés angulairement et bloqués en position. 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'une des électrodes est raccordée à la borne positive du générateur d'impulsions de courant, et la seconde électrode, se trouvant en contact avec le faisceau de tubes, à la sor#tie négative du générateur d'impulsions de courant. 6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme de rotation du faisceau de tubes comprend plusieurs paires de supports à galets, l'arbre commun des galets moteurs de ces supports étant lié cinématiquement à des éléments imposant l'angle de rotation du faisceau de tubes et reliés, par l'intermédiaire du système de commande, au générateur d'impulsions de courant. 7. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'-elle -comporte des éléments imposant le pas de déplacement horizontal de la glissière verticale et le pas de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques, les actionneurs des mécanismes de déplacement horizontal de la glissière verticale et de déplacement vertical du dispositif amenant l'énergie aux cartouches explosives électriques étant reliés au système de commande et au générateur d'impulsions de courant par l'intermédiairedes éléments imposant le pas de déplacement. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que chaque élément imposant le pas de déplacement horizontal de la glissière verticale et le pas de déplacement vertical du dispositif amenant lténergie aux cartouches explosives électriques, ainsi que l'élément imposant l'angle de rotation du faisceau de tubes, sont réalisés sous la forme d'un réducteur monoétagé, ayant sur l'arbre de son pignon mené des lames qui coopèrent avec des interrupteurs statiques reliés au système de commande de l'installation et au générateur d'impulsions de courant par l'intermédiaire d'un compteur d'impulsions.