Brevet FR2468422A1 — publié le 19810508

L'invention a pour objet un procédé pour le formage de tubes coudés à partir d'éléments de tubes rectilignes, ainsi qu'un dis- positif pour la mise en oeuvre dudit procédé. On connait essentiellement deux procédés pour la con- fection de tubes coudés: la méthode par pliage et la méthode par soudage. Dans la méthode par pliage, un élément de tube rectiligne est rapidement serré à un bout et recourbé, au moyen d'un dispositif de pliage, pour prendre une forme courbe, après l'avoir rempli, le cas échéant, d'une substance appropriée et l'avoir fermé à ses deux extrémités de façon étanche. Cette méthode présente quelques inconvénients, tels que, par exemple, le caractère relativement onéreux des machines à plier, l'im- portance des efforts à appliquer et la diminution de l'épaisseur de la paroi du tube sur la face externe du coude. Ce dernier inconvénient com- promet la résistance du coude ou oblige à utilise, comme matière initiale, un élément de tube à paroi nettement plus épaisse, d'o une augmentation relativement importante de la consommation de matière, due uniquement à la nécessité de donner la résistance suffisante à la paroi externe cri- tique du coude. Dans la méthode par soudage, on part d'une tôle plane dont les cotes correspondent au développement du tube courbe à produire. Cette tôle est ensuite enroulée de façon adéquate pour prendre la forme du coude, puis elle est soudée. Les inconvénients de la méthode résident d'une part, dans le fait qu'une part considérable de la tôle plane ser- vant à produire le coude est transformée en rebut, d'autre part dans l'importance, également considérable, de l'appareillage nécessaire pour la découpe, l'enroulement et le soudage, sans omettre la durée des opé- rations selon cette méthode. L'objet de la présente invention est de proposer un procédé de production de tubes coudés évitant dans une large mesure les inconvénients cités. Il s'agit notamment de donner la possibilité de pro- duire des tubes courbes d'une manière économique, dans un temps bref et pratiquement sans perte de matière, tout en donnant à ces coudes des cotes précises et des parois d'épaisseur homogène, remplissant toutes les conditions imposées par l'utilisateur. Dans le procédé selon l'invention, on part d'un élé- ment de tube rectiligne qui sera déformé pour constituer un coude. Pour répondre aux spécifications précitées, le procédé se caractérise en ce que l'élément de tube découpé à ses deux bouts suivant un plan oblique par rapport à l'axe du tube, est propulsé par paliers discrets pour être refoulé, tronçon par tronçon, chaque tronçon refoulé étant ensuite mis en forme ou "calibré", les opérations de refoulement, suivant une direction oblique par rapport à l'axe du tube, puis de calibrage, sui- vant une direction perpendiculaire audit axe, s'effectuant simultanément sur des tronçons successifs du tube. Lorsque les coudes à produire sont à 90 , -ce qui cons- titue un cas fréquent dans la pratique,-la découpe des deux bouts du tube doit s'effectuer suivant un plan incliné de 38, 1460 sur un plan nor- mal à l'axe. Ceci donne l'assurance d'obtenir, après refoulement, un coude dont les plans d'about seront précisément perpendiculaires à l'axe du tube. D'une façon générale, il est remarquable que cet angle de dé- coupe ne dépend pas du diamètre du tube; il n'est fonction que de la configuration du coude. Ceci permet de préparer pour le refoulement sur un dispositif de découpe réglé une fois pour toutes, des éléments de tubes ayant les diamètres les plus divers. L'opération de refoulement pour créer la courbure n'exige que des efforts nettement inférieurs à ce que réclame la méthode connue par pliage. De plus, on peut démontrer mathématiquement que les moments qui prennent naissance pendant le refoulement sont légèrement inférieurs à ceux qui apparaissent pendant le pliage, ce qui constitue, bien entendu, un avantage considérable à l'égard du dimensionnement des installations ad hoc. Un autre objet de l'invention consiste à proposer un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, relati- vement simple, donc à faible prix de revient, tout en permettant un travail rapide et précis. Selon l'invention, ce dispositif est caracté- risé par la présence de plusieurs mâchoires mobiles de refoulement et de calibrage, ainsi que par celle d'un dispositif de fixation du tube, mobile le.long d'un plan oblique vers lesdites mâchoires de refoulement et calibrage et destiné à soutenir et serrer une extrémité du tube à couder. Un mode d'exécution avantageux de ce dispositif est caractérisé en ce que les mâchoires de refoulement et calibrage sont constituées par plusieurs segments séparés, disposés le long d'une cir- conférence et fixés, dans des positions radialement opposées deux par deux, sur des porte-segments. Pour permettre un mouvement régulier, l'une vers l'autre, des mâchoires de refoulement-calibrage, les porte-segments sont reliés, par des couples de bielles d'articulation, au cadre de la ma- - chine et sont actionnés par des vérins. Pour imposer aux porte-segments un mouvement de pivote- ment en même temps qu'un mouvement de translation sous l'action des vé- rins, les deux bielles d'un couple peuvent présenter des longueurs iné- gales. De cette manière, le côté de chaque porte-segment qui porte le secteur de refoulement du segment de refoulement-calibrage peut effec- tuer, en direction du segment antagoniste, des mouvements de plus grande amplitude que l'autre côté dudit porte-segment, qui porte le secteur de calibrage dudit segment. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fixation du tube comporte un chariot mobile sur un plan oblique, ledit chariot pouvant effectuer des translations alternatives en direction des segments de refoulement-calibrage sous l'action d'un mécanisme à vérin. L'invention est expliquée, ci-après, de façon plus dé- taillée à l'aide d'un exemple d'exécution sans caractère limitatif, illustré aux dessins annexés. Les figures 1 à 6 sont des vues schématiques en coupe axiale représentant le dispositif pendant différentes phases opératoires d'exécution du procédé. La figure 7 est une vue en coupe faite suivant la trace A-A de la figure 1. La figure 8 est une vue schématique d'éléments de tubes avant le début de l'opération. L'installation se compose essentiellement du dispositif de refoulement-calibrage proprement dit 1 et de la fixation 2 des élé- ments de tubes. Le dispositif de refoulement-calibrage contient un cadre 3 à section circulaire, ancré dans le sol par l'intermédiaire d'un bâti 4. Sur la face interne dudit cadre 3, plusieurs bases 5 de porte-segments sont disposées périphériquement, tandis que les porte-segments 7 sont suspendus auxdites bases par l'intermédiaire de couples de bielles d'ar- ticulation 6a, 6b. C'est sur ces porte-segments que sont disposés les segments de refoulement-calibrage 8 proprement dits Chaque segment 8 comporte deux secteurs, un secteur de refoulement 8b et un secteur de calibrage 8a. Les porte-segments 7 sont soumis à l'action de vérins 9 disposés sur la face frontale du cadre 3. Chaque vérin 9 est affecté à un porte-segment 7 sur lequel il agit par l'intermédiaire de la tige de son piston et d'un organe de transmission d'effort 11. Il est facile de voir que, si les vérins 9 entrent en action pour repousser les tiges de pistons 10 de droite à gauche, les porte-segments 7 pivo- tent, puisque ces porte-segments sont montés à articulation sur les bielles 6a, 6b. De ce fait, les porte-segments 7 effectuent un dépla- cement en direction de l'axe du dispositif, chacun se rapprochant des autres. Comme le montrent les figures} à 6, les bielles 6a et 6b ne sont pas parallèles entre elles et n'ont pas la même longueur. Les bielles 6b, articulées aux porte-segments 7 dans la zone des sec- teurs de refoulement 8b des segments 8, sont légèrement plus longues que les bielles 6a qui sont articulées auxdits porte-segments 7 dans la zone des secteurs de calibrage 8a desdits segments 8. Dans la position de repos, représentée à la figure 1, tous les pistons étant rentrés, les porte-segments 7 sont parallèles entre eux, les- bielles les plus longues 6b se trouvant donc plus inclinées que les bielles plus courtes 6a. Lors- que les vérins 9 entrent en action, compte tenu des caractéristiques pré- citées de la construction, les porte-segments 7, repoussés vers l'axe du dispositif, ne restent pas parallèles à eux-mêmes, l'extrémité du porte-segment située dans la zone du secteur de refoulement 8b du seg- ment 8 effectuant un déplacement plus long que l'extré-i:é située dan.s la zone du secteur de calibrage 8a. Les segments de refoulement-calibrage 8 seront utile- ment montés de façon amovible et pourront être échangés de manière à pouvoir adapter le dispositif à des tubes de diamètres divers. Comme il ressort de la figure 7, plusieurs segments de refoulementcalibrage 8, -au nombre de douze dans l'exemple illustré, -sont disposés en rayons autour d'un cercle. Lorsque les vérins sont en expansion complète, ces segments se touchent et les secteurs de calibrage 8a entourent par leurs faces internes une surface qui correspond à la face extérieure du tube courbe fabriqué. Ainsi qu'il ressort, par ailleurs, des figures 1 à 6, le dispositif de fixation du tube comprend un support 15 dont la face supérieure forme un plan oblique descendant 17, sur lequel un chariot 18 peut effectuer des mouvement de translation alternatifs en direction du dispositif de refoulement 1. Ce chariot 18 se déplace sous l'action d'un vérin 19. Le chariot 18 comporte un appendice 20 portant un support de tube pivotant 21. Ce dernier sert d'appui à l'extrémité de l'élément de tube 14 à couder. L'exécution du tube coudé selon le procédé préconisé se déroule alors comme suit. Comme le montre la figure 8, des éléments de tubes 14 à couder sont découpés sur un tube 22 de grande longueur, selon les lon- gueurs utiles. Ces éléments reçoivent, à leurs deux bouts, des découpes obliques, afin qu'après la formation du coude, les abouts se retrouvent perpendiculaires à l'axe. On peut démontrer mathématiquement que pour un arc donné de courbure, un angle déterminé de coupe est nécessaire, quel que soit le diamètre du tube. Ainsi par exemple, s'il s'agit de réaliser un coude à 90 , la découpe des bouts de l'élément doit suivre un plan incli- né de 38, 146 sur le plan perpendiculaire à l'axe. Pour un arc de 450, l'angle sera de 21, 44 . Cette méthode permet de découper dans un tube long les éléments à couder, pratiquement sans aucun rebut, ainsi que le montre le dessin du haut de la figure 8. L'élément de tube 14, ainsi préparé, est alors posé sur le chariot 18 et son support de tube 21 esc repoussé en direction du dispositif de refoulement-calibrage 1 jusqu'à ce que les bords du tube entrent en contact avec les secteurs de refoulement 8b des segments 8. Cette position est illustrée à la figure 1. Ensuite, les vérins 9 entrent en action, provoquant un resserrement des segments 8 entre eux et, de ce fait, un refoulement de l'élément de tube 14. Comme le montre le dessin, ce refoulement n'est pas dirigé perpendiculairement à l'axe du tube, mais suivant un angle inférieur à 900 avec celui^-i. De cette manière, la section elliptique du tube est progressivment transformée en section circulaire. Dès que les segments 8 ont atteint leur position de fin de course, les vérins 9 agissent en sens opposé, provoquant un re- trait des segments 8. Ensuite, l'élément de tube 14 est poussé plus loin vers le dispositif 1, jusqu'à ce qu'à nouveau, le bord de l'élément vienne buter contre les segments 8. Ces segments sont alors, de nouveau, resserrés pour refouler le tronçon suivant de l'élément 14. Ces opérations sont répétées par paliers, le début du tube 14 se déformant peu à peu en constituant un coude. C'est lE posi- tion illustrée à la figure 2. Jusqu'à ce moment, il n'a été procédé qu'à un refou- lement du tube 14 à l'aide des secteurs de refoulement 8b des segments 8. Dans la suite du processus, la partie extrême, déjà refoulée, de l'élément 14 est calibrée sous l'action des secteurs de calibrage 8a des segments 8, donnant au coude sa configuration précise à l'égard de la courbure et de l'arrondi. A cet effet, les segments 8 sont retirés de nouveau, l'élément 14 est poussé plus en avant et les vérins 9 entrent de nou- veau en action pour resserrer lesdits segments 8. En même temps, le début, déjà refoulé, de l'élément 14 est alors calibré par les secteurs de calibrage 8a, tandis que les tronçons suivants du tube sont refoulés sous l'action des secteurs 8b. Ceci s'effectue, ainsi qu'il a déjà été décrit plus haut, grâce à un avancement progressif de l'élément 14 pen- dant que les segments sont alternativement resserrés et desserrés. Cet- te position correspond à la figure 3. Ainsi qu'il a été indiqué au début de la description, les bielles 6b sont plus longues que les bielles 6a, de telle sorte qu'en actionnant les segments 8, les secteurs 8b accomplissent un dé- placement plus long que les secteurs 8a. La raison en est que le pro- cessus de refoulement demande un déplacement plus grand avec un effort moindre que le processus de calibrage,qui exige, lui, des forces consi- dérables suivant une course brève. La solution proposée permet de ré- pondre à ces spécifications avec une facilité étonnante. Lorsque la moitié du coude a été formée (figure 3), l'extrémité de l'élément 14 est enlevée de son support 21 et le chariot 18 est rétracté à l'aide de son vérin, ce qui permet à l'élément de tube de basculer de haut en bas, précisémant de 22,50 dans le cas d'un coude à 90 (figure 4). Le traitement du reste de l'élément de tube se poursuit alors de façon analogue, avec refoulement et calibrage simul- tanés (figure 5), jusqu'à ce que la position de la figure 6 soit attein- te, avec calibrage du dernier tronçon de l'élément 14, qui vient d'être refoulé, en resserrant les secteurs de segments 8a. Le coudage de l'élément de tube 14 est alors terminé, les segments peuvent être écar- tés et le coude terminé retiré du dispositif 1. Le procédé selon l'invention permet de travailler d'une façon extrêmement rationnelle, l'installation ad hoc étant sim- ple et robuste. Il n'est pas nécessaire de garnir l'intérieur du tube d'un mandrin de pliage- néanmoins, les coudes ainsi formés sont d'une rotondité parfaite et l'épaisseur de leur paroi est régulière. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la confection d'un tube courbe à partir d'un élément de tube rectiligne, caractérisé en ce que l'élément de.tube recti- ligne (14) est découpé à ses deux bouts suivant des plans obliques par rapport à l'axe du tube pour être refoulé ensuite, au cours d'un processus de propulsion progressive discontinue,tronçon par tronçon, chacun des tronçons étant mis en forme ou "calibré" après son refoulement et le refoulement, effectué en direction oblique par rapport à l'axe du tube, se déroulant, simultanément avec le "cali- brage" perpendiculaire audit axe, sur des tronçons juxtaposés du tube. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs mâchoires mobiles (7, 8) de refoulement et de calibrage, ainsi qu'un dispositif (2) de fixation du tube, mobile le long d'un plan oblique en direction des mâchoires de refoulement-calibrage (7,8) et destiné à soutenir un bout de l'élément de tube (14) en cours de transformation. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les mâ- choires de refoulement-calibrage (7, 8) sont formées par un certain nombre de segments individuels (8), disposés le long d'une circonfé- rence et fixéssur des porte-segments (7), lesdits segments (8) pou- vant se déplacer radialement par couples antagonistes diamétrale- ment opposés. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les por- te-segments (7) sont reliés au bâti (4) dudit dispositif par l'in- termédiaire de couples de bielles d'articulation (6a, 6b) et que leur déplacement s'effectue sous l'action de vérins hydrauliques (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux bielles d'articulation (6a, 6b) ont des longueurs inégales, de telle sorte qu'au moment o les vérins entrent en action, les porte-segments (7) effectuent non seulement un mouvement de trans- lation, mais encore un mouvement de pivotement. 6. Dispositif selon l'un quelconque des revendications 2 à 5, carac- térisé en ce que les segments (8), considérés dans le sens de l'avancement de l'élément de tube à transformer, présentent une section antérieure de refoulement (8b), suivie d'une section posté- rieure de calibrage (8a). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caracté- risé en ce que la bielle d'articulation (6b) située au voisinage du secteur de refoulement (8b) de chaque segment (8) est plus longue que celle (6a) située au voisinage du secteur de calibrage (8a), de sorte que les secteurs de refoulement (8b) se rapprochent de leurs éléments antagonistes d'une distance plus grande que les secteurs de calibrage (8a) . 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications'2 à 7, caracté- risé en ce que le dispositif (2) de fixation du tube (14) comporte un chariot (18) pouvant coulisser sur un plan oblique suivant un mouve- ment de translation en direction des segments (8) de refoulement-cali- brage et en sens opposé, sous l'action d'un vérin (19) à cylindre et piston.