Brevet FR2509751A1 — publié le 19830121

La présente invention concerne une machine de trempe de tubes d'acier et elle a trait plus particulière- ment à une machine de trempe agencée de manière à tremper simultanément une pluralité de tubes d'acier. Dans l'art antérieur, on connaît une machine de trempe de tubes d'acier ( qui seront désignés simplement dans la suite par le terme " tubes "), qui assure la trempe de tubes d'acier par un procédé dit de trempe de surface intérieure Dans cette machine, on effectue la trempe de tubes un par un en bloquant les extrémités de chaque tube et en faisant passer de l'eau dans le tube mais le rendement opératoire est faible du fait du refroidisse- ment unidirectionnel qui refroidit le tube à partir de l'intérieur. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé un autre procédé suivant lequel des tubes sont trempés par immersion de chaque tube dans une cuve d'eau Bien que des tubes de grands diamètres puissent être trempés de façon satisfaisante par cette machine, il se produit, dans le cas de tubes de petits diamètres, une transformation de l'eau en vapeur à l'intérieur du tube de sorte que des vides sont créés et que la décharge de l'eau est entravée Il en résulte que chaque tube est immergé dans l'eau de manière à tremper à la fois les surfaces intérieure et extérieure et simultanément les extrémités du tube sont bloquées de façon à faire passer l'eau dans le tube' et à augmenter ainsi la vitesse d'écoulement de l'eau à l'intérieur Cependant le temps nécessaire de traitement est assez long du fait que les tubes sont traités un par un. En conséquence, les machines de trempe de types connus ont de mauvais rendements et elles présentent égale- ment un inconvénient du fait que l'opération de blocage des extrémités d'un tube pour faire passer de l'eau dedans produit une flexion dans le tube. L'invention a pour but principal de fournir une machine de trempe de tubes multiples qui remédie aux inconvénients précités des machines de trempe de types connus, qui ait un rendement de trempe excellent et qui soit capable d'empêcher l'apparition d'une flexion dans les tubes. Conformément à la présente invention, plusieurs tubes sont disposés et supportés sur une table et le mouve- ment vertical de la table de support de tubes pour rentrer dans et sortir d'une cuve de trempe capable de contenir de l'eau jusqu'à un niveau donné est commandé de manière à assurer ainsi la trempe simultanée d'une pluralité de tubes. Sur chaque tube est également fixé un moyen d'alimentation en eau de refroidissement comprenant une buse appliquée contre l'extrémité du tube par l'intermédiaire d'un joint étanche et on peut ainsi obtenir une vitesse de refroidisse- ment suffisante par augmentation de la vitesse d'écoulement de l'eau de refroidissement En effectuant ainsi une trempe simultanée d'une pluralité de tubes et en augmentant la vitesse d'écoulement de l'eau à l'intérieur des tubes en vue d'augmenter le degré de refroidissement, il est possible d'améliorer fortement le rendement de trempe. La table de support de tubes est pourvue de moyens de blocage et chaque tube est bloqué en plusieurs points de sa longueur de manière à être maintenu efficace- ment En conséquence il n'existe aucun risque de production d'une flexion dans le tube en cours de trempe. En outre, par une commande appropriée de-l'ali- mentation en eau dans la cuve de trempe, il est possible d'effectuer la trempe des surfaces intérieure et extérieure d'une manière appropriée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est une vue en plan schématique d'une machine de trempe simultanée de plusieurs tubes conforme à la présente invention, la fig 2 est une vue latérale de la machine de la fig 1, la fig 3 est une vue en coupe permettant d'expliquer le fonctionnement de la machine selon l'invention, la fig 4 représente une modification d'une unité de transfert de tubes, la fig 5 montre 1 structure d'un mécanisme à pas variable pour entraîner des bras de maintien de tubes. En considérant les figures 1, 2 et 3, on voit qu'une table de support de tubes 2 est disposée dans la partie supérieure d'une cuve de trempe 1 et qu'il est prévu sur la table de support de tubes 2 des pinces de corps de tubes 3 et un dispositif d'alimentation en eau de refroi- dissement 4 Bien que cela ne soit pas représenté en détail, la cuve de trempe 1 est agencée de manière que la surface d'eau soit réglable pour établir un niveau d'eau donné en cas de besoin La table de support de tubes 2 est pourvue dans chacun de ses coins d'un cylindre de levage 21 et le mouve- ment vertical de la table de support de tubes 2 est commandé de façon à faire monter ou descendre ladite table 2 dans la cuve de trempe 1 Les différentes pinces de corps de tubes 3 sont réparties sur la longueur d'un tube 5 à maintenir. Puisqu'on doit tremper plusieurs tubes, il est prévu plusieurs rangées de pinces 3, bien qu'une seule rangée ait été représentée sur les figures Chacune des pinces de corps de tubes 3 comprend un rouleau porteur 32 supporté par l'intermédiaire de paliers 31 et des rouleaux de blocage 33 de forme tronconique inversée qui sont entraînés par un cylindre hydraulique ou un organe semblable pour agripper et bloquer le tube 5 placé sur le rouleau 32 Avec cette structure, les pinces de corps de tubes 3 empêchent efficacement une flexion du tube 5 en cours de trempe. Egalement une pince d'extrémité de tube 34 est prévue en un endroit correspondant à l'extrémité du tube 5 du côté du dispositif d'alimentation en eau de refroidissement 4 La partie de la pince d'extrémité de tube 34 qui maintient le tube 5 est adaptée au profil de ce tube 5 de sorte qu'une buse 41 du dispositif d'alimentation en eau de refroidisse- ment 4 est appliquée contre le tube 5 et que celui-ci est maintenu stationnaire même si on augmente la vitesse d'écoulement de l'eau dans le tube 5 '. La buse d'alimentation en eau de refroidisse- ment 41 du dispositif 4 est agencée de manière à être appliquée par un cylindre pneumatique ( non représenté) contre l'extrémité ouverte du tube par l'intermédiaire d'un joint étanche ( non représenté) pour faire passer l'eau dans le tube à une vitesse suffisante et pour établir par conséquent un degré de refroidissement suffisant Une vanne d'eau de refroidissement 42 et un flexible 43 sont reliés à la buse 41 sur sa partie arrière. Une unité de transfert de tubes 6 est placée au-dessus de la table de support de tubes 2 L'unité de transfert de tubes 6 comprend des bras de maintien de tubes 61, un support de bras 62 sur lequel sont fixés les bras 61 et des cylindres hydrauliques 63 destinés à commander le mouvement vertical du support 62 Un mécanisme à pas variable est prévu pour les bras de maintien de tubes 61 et en conséquence le pas des quatre bras de maintien de tubes 61 est variable Dans ce mode de réalisation, on utilise deux unités de transfert de tubes 6 de façon que les tubes 5 sortant d'un four de trempe soient maintenus et transférés par une unité jusqu'au-dessus de la table de support 2 et que, après terminaison de la trempe, le tube 5 placé sur la table de support 2 soient maintenus et transférés jusqu'à une unité de vidange 8 par l'autre unité de transfert. Chaque unité de transfert de tubes 6 est entraînée par un mécanisme ( non représenté) de façon à être déplacée dans la direction de la flèche 66 par l'intermédiaire de roues roulant sur des rails 64. La décharge des tubes 5 à partir du four de trempe 7 est effectuée par une unité de décharge de tubes 9 et les tubes 5 déchargés par l'unité 9 sont placés sur des rouleaux porteurs l Oa d'un dispositif d'alignement de tubes Le dispositif d'alignement de tubes 10 comprend un mécanisme à pas variable lob servant à effectuer un réglage d'adaptation au pas des bras de support de tubes 61 de l'unité de transfert de tubes 9. On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine de trempe simultanée de tubes multiples ayant la structure qui a été décrite ci-dessus Les tubes 5 se trou- vant dans le four de trempe 7 sont d'abord déchargés par l'unité de décharge 9 Les tubes déchargés 5 sont réagencés par augmentation du pas de l'ensemble de tubes par l'inter- médiaire du dispositif d'alignement de tubes 10 Les tubes réagencés 5 sont saisis et relevés par les bras de maintien de tubes 61 de l'unité de transfert 6, ils sont transférés jusqu'au-dessus de la table de support 2 puis ils sont descendus et placés sur les rouleaux porteurs 32 de la table de support 2. Les parties de corps des tubes 5 sont alors bloquées par les rouleaux de blocage 33 des pinces 3 et également les extrémités des tubes sont bloquées par les pinces correspondantes 34 Ensuite les buses 41 d'alimenta- tion en eau de refroidissement sont appliquées contre les extrémités des tubes Dans cette condition, les cylindres de levage 21 sont actionnés de façon que la table de support de tubes 2 soit descendue dans la cuve de trempe 1 contenant de l'eau jusqu'au niveau 11 et, aussitôt que loetubs 5 atteignent ce niveau 11, les vannes d'eau de refroidissement 32 sont ouvertes afin de faire arriver simultanément l'eau de refroidissement dans les quatre tubes et de commencer ainsi la trempe Au bout d'un temps prédéterminé, la table de support 2 est relevée et également les vannes d'eau de refroidissement 42 sont fermées en arrêtant ainsi l'alimen- tation en eau Cela termine l'opération de trempe des quatre tubes. Ensuite les tubes 5 se trouvant sur la table * 2 sont transférés par l'unité de transfert 6 jusqu'à l'unité de vidange 8 en vue de vidanger ainsi l'eau Dans ce cas, le pas de répartition des tubes de l'unité de vidange 8 est plus petit que celui de la table de support 2 de sorte que les tubes agrippés par l'unité de transfert 6 sont d'abord réglés au pas de l'unité de vidange 8 par le mécanisme à pas variable et ensuite les tubes sont descendus L'autre unité de transfert 6 assure le transfert et la mise en place des tubes 5 nouvellement déchargés du four de trempe 7 sur la table de support 2 Ensuite plusieurs tubes sont trempés simultanément par exécution des mêmes opérations que celles décrites précédemment et les opérations sont répétées de façon continue. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les rouleaux de blocage 33 sont pourvus d'une forme tronco- nique inversée et chaque tube 5 est bloqué dans un intervalle en forme de coin qui est créé par chacune des paires de rouleaux de blocage qui sont disposées en plusieurs points de la longueur du tube, ce qui empêche ainsi le tube d'être éjecté, mis en oscillation ou infléchi Il est également prévu un mécanisme d'entraînement en rotation unidirection- nelle des rouleaux de blocage 33, qui permet à chaque rouleau de blocage 33 de tourner seulement dans la direction de la flèche 35, de sorte que chaque rouleau de blocage 33 est empêché de tourner dans la direction opposée sous l'effet d'une pression interne produite lorsque l'eau de refroidis- sement est introduite dans le tube 5 En conséquence le tube est maintenu en position et il n'existe aucun risque que la buse 41 s'écarte du tube et provoque une fuite d'eau de refroidissement à haute pression, susceptible d'engendrer des criques dans le tube proprement dit ou bien dans le ou les tubes adjacents Quand le tube 5 subit un retrait lors de son refroidissement, chacun des rouleaux de blocage 33 tourne dans la direction de la flèche 35 en réponse au retrait et il n'existe ainsi aucun risque d'endommagement de la surface extérieure du tube 5 En conséquence, lorsque le tube 5 est trempé de telle sorte que le tube 5 s'allonge tout en glissant sur la surface des rouleaux de blocage 33, il n'y a aucun danger que la surface extérieure dudit tube 5 soit endommagée puisque cette surface extérieure a déjà été durcie par la trempe Il est à noter que, lorsque les tubes peuvent être bloqués de façon satisfaisante uniquement par les pinces de corps en fonction des conditions de trempe, il n'est pas nécessaire de prévoir des pinces d'extrémités de tubes. Alors que, dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, l'eau est retenue dans la cuve de trempe 1 et la surface intérieure et la surface extérieure des tubes sont toutes deux soumises à une trempe, il est possible d'effec- tuer seulement une trempe de la surface intérieure des tubes en vidangeant l'eau se trouvant dans la cuve 1 ou bien en ne faisant pas descendre la table de support de tubes 2. En outre, bien que les dessins représentent une machine dans laquelle quatre tubes sont trempés simultanément, il va de soi que le nombre de tubes n'est pas limité à quatre. En outre, bien que les tubes 5 soient bloqués sur la table de support 2 et placés dans la cuve de trempe 1, il est possible d'éliminer la table de support 2 et de faire fonctionner les cylindres hydrauliques 63 de manière que les tubes 5 saisis par les bras de maintien 61 a soient placés dans la cuve de trempe 1 comme indiqué sur la fig 4 par exemple Dans ce cas, les dispositifs d'alimentation en eau de refroidissement 4 sont fixés sur le support 62 des bras de maintien de tubes Il est évident que les bras de maintien de tubes 61 a doivent être agencés de façon à bloquer correctement les tubes 5 et, à cet égard, ils sont différents des bras de maintien de tubes 61 utilisés dans le mode de réalisation décrit ci-dessus. Du fait que, dans ce mode de réalisation décrit ci-dessus, on n'a pas mis en évidence la structure du mécanisme à pas variable coopérant avec les bras de maintien de tubes 61, on va maintenant décrire cette structure en référence à la fig 5 Un pantographe 610 est fixé sur chaque groupe de bras de maintien de tubes 61 et une tige de piston 611 a d'un cylindre hydraulique 611 est reliétà un des bras 61 (b) Le cylindre 611 est fixe par rapport au support de bras 62 et le bras de maintien de tube 61 (a), qui est situé sur le côté gauche de la figure, est également fixe par rapport à la direction de pas Quand les cylindres hydrauli- ques 611 sont actionnés de manière que les bras de maintien de tubes 61 (b), reliés aux tiges de pistons 611 a, soient action- nés, les bras de maintien de tubes 61 (c) et 61 (d), qui sont situés sur le côté droit des bras de maintien de-tubes 61 (b), sont également déplacés en association avec les bras de maintien de tubes 61 (b) par les pantographes 610, en chan- geant ainsi le pas P. Le mécanisme à pas variable l Ob du dispositif d'alignement de tubes 10 est par exemple agencé de manière que chacun des rouleaux de support de tubes l Oa soit accouplé à un moyen d'actionnement séparé, les moyens d'actionnement étant reliés à une seule unité d'entraînement et à un seul mécanisme réducteur ou semblable En conséquence, en faisant varier la quantité de mouvement par unité de temps des moyens d'actionnement, il est possible de disposer aisément les rouleaux porteurs de tubes l Oa en correspondance à tout pas désiré Chaque moyen d'actionnement peut être constitué par exemple d'un ensemble formé par une chaîne et des pignons. e REVENDICATIONS 1 Machine de trempe simultanée de plusieurs tubes, caractérisée en ce qu'elle comprend a) une table ( 2) destinée à supporter plusieurs tubes d'acier ( 5) disposés parallèlement, ladite table étant pourvue de plusieurs ensembles comprenant chacun plusieurs moyens de blocage ( 3) servant à bloquer un tube d'acier ( 5) en plusieurs points de sa longueur, et un dispositif d'alimentation en eau de refroidissement servant à intro- duire de l'eau dans ledit tube ( 5) par l'intermédiaire d'une buse ( 41) appliquée contre ledit tube, et b) une cuve de trempe ( 1) pouvant contenir de l'eau jusqu'à un niveau prédéterminé en cas de besoin, en ce que ladite table de support de tubes ( 2) est descendue dans la cuve de trempe ( 1) et est remontée à partir de celle-ci et en ce que l'alimentation en eau est commandée par ledit dispositif ( 4) d'alimentation en eau de refroidisse- ment en vue d'assurer ainsi la trempe des tubes d'acier ( 5). 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun desdits moyens de blocage ( 3) comprend un rouleau porteur ( 32) sur lequel vient se placer un tube d-'acier et deux rouleaux de blocage ( 33) de forme tronconique inversée qui servent à bloquer ledit tube d'acier ( 5). 3 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins quatre cylindres de levage ( 21) sont fixés sur la table ( 2) de support de tubes d'acier ( 5). 4 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un moyen de transfert de tubes ( 9) est disposé au- dessus de la table ( 2) de support de tubes d'acier ( 5). 5 Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit moyen de transfert de tubes ( 9) comprend plusieurs bras de maintien de tubes ( 61) , un support ( 62) sur lequel sont fixés des bras de maintien de tubes ( 61) et plusieurs cylindres hydrauliques ( 63) servant à commander le mouvement vertical dudit support ( 62). 6 Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un mécanisme à pas variable (lob; 610, 611) est relié aux différents bras ( 61 (a), 61 (b), 61 (c)) de maintien de tubes. 2 '509751 7 Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un dispositif d'alignement ( 10) comportant un mécanisme à pas variable ( 12 b) est placé sur le côté d'entrée de tubes dudit moyen de transfert de tubes ( 9).