Brevet FR2673559A1 — publié le 19920911

La présente invention est relative à un dispositif de centrage pour centrer un appareil de soudage de tubes par rapport à un tube qui doit être soudé à une plaque d'extrémité, ce dispositif comportant une partie tubulaire de centrage agen- cée pour coopérer avec une broche de l'appareil de soudage de tubes; cette broche peut être introduite dans la partie de centrage, deux paires de manchons étant supportées par la par- tie de centrage et étant disposées axialement l'une à la suite de l'autre, un premier manchon de chaque paire étant relié rigi- dement à la partie de centrage et l'autre manchon étant dépla- çable de manière coulissante le long de la partie de centrage, et un certain nombre de billes étant placées entre les manchons de chaque paire et agencées pour coopérer de manière rétracta- ble avec les surfaces extrêmes mutuellement en regard des pai- res de manchons, dont la distance axiale de séparation augmente vers la périphérie extérieure du dispositif. Dans le brevet américain 4 142 084, il est décrit un dispositif de centrage dans lequel deux jeux de billes coopè- rent avec les surfaces coniques de deux manchons disposés sur un tube, les jeux de billes étant de plus séparés par une bague flottante disposée entre eux, cette bague pouvant prendre une position inclinée par rapport au plan radial du dispositif. Le but de cet agencement plus ou moins compliqué est de rendre possible l'utilisation du dispositif de centrage pour des tubes présentant une section droite légèrement ovale Les billes sont maintenues en place dans le dispositif par des supports de billes présentant des ouvertures circulaires dont le diamè- tre est légèrement inférieur à celui des billes Lorsque le dispositif est introduit dans un tube, les billes sont pressées contre certaines parties des bords de l'ouverture, ces bords étant ainsi sujets à une usure rapide Les ouvertures sont déformées et s'agrandissent graduellement au point que les billes finissent par tomber La construction de ce dispositif est compliquée et le montage des billes est laborieux En général, les tubes qui doivent être soudés sont suffisamment cylindriques et il n'est pas nécessaire de prévoir des mesures constructives spéciales pour adapter le dispositif de centrage à des tubes légèrement ovales. Le but de la présente invention est de fournir un dis- positif de centrage de construction simple qui présente une longue durée de vie et qui est facile à assembler. Le dispositif de centrage selon la présente invention est caractérisé en ce que le manchon déplaçable est situé dans un manchon à ressort qui est monté sur la partie de centrage et contient un ressort agencé pour solliciter le manchon dépla- çable vers le manchon fixe, le manchon à ressort étant monté à une distance fixe A de la surface extrême du manchon fixe, cette distance étant inférieure au diamètre D des billes Lors- que le dispositif de centrage n'est pas utilisé, les billes sont pressées contre le bord de l'ouverture qui est formée entre le manchon fixe et le manchon à ressort Dès que le dispo- sitif de centrage est introduit dans un tube, les billes ne portent que contre le tube et les surfaces extrêmes des manchons. Les bords de l'ouverture ne subissent aucune charge et en parti- culier aucune charge lors de l'introduction du dispositif de centrage dans le tube, alors que les billes, du fait des frot- tements contre la surface intérieure du tube, sont également soumises à une force considérable dans la direction axiale qui, par opposition à ce qui se passe dans le dispositif connu, est complètement absorbée par les surfaces extrêmes du manchon. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux manchons fixes sont situés chacun à une extrémité de la partie de centrage et les manchons à ressort sont situés entre les manchons fixes et sont séparés par une pièce intermé- diaire qui est de préférence d'une seule pièce avec la pièce de centrage De préférence, une pièce séparable d'espacement est introduite entre la pièce intermédiaire et le manchon à ressort, cette pièce séparable présentant une largeur axiale qui est légè- rement supérieure à la différence entre le diamètre D des billes et la distance A Ainsi, l'assemblage du dispositif de centrage est rendu beaucoup plus facile Lors du montage des billes, la pièce d'espacement est enlevée, ce qui a pour effet que la lar- geur de l'ouverture entre le manchon fixe et le manchon à ressort devient supérieure au diamètre des billes Dès que les billes sont en place, la pièce d'espacement est mise en place et les billes ne peuvent pas tomber du dispositif. On comprendra bien l'invention à la lecture du complément de description qui va suivre et en référence au dessin annexé qui fait partie de la description et dans lequel: - Fig 1 est une vue schématique en élévation, partiel- lement en coupe, montrant un appareil de soudage de tubes et un dispositif de centrage selon l'invention; Fig 2 montre, à plus grande échelle et partiellement en coupe, le dispositif de centrage de la Fig 1; et Fig 3 montre, à plus grande échelle encore et partiel- lement en coupe, un détail du dispositif de centrage. Un appareil 1 de soudage de tubes est supporté par l'intermédiaire d'une bague de support 2 par une plaque d'extré- mité 3 dans laquelle est introduit un tube 4 qui doit être sou- dé à la plaque extrême Les appareils de soudage de tubes de ce type sont bien connus et il ne seront donc pas décrits ici plus en détail Une broche 5 est assujettie à la partie tour- nante de l'appareil de soudage, cette broche 5 supportant un dispositif de centrage 6 qui sera décrit ci-après Sur cette partie tournante de l'appareil de soudage est également monté un tuyau de soufflage qui porte une buse de soufflage 7 et une électrode 8 Ce tuyau de soufflage est dirigé vers le joint 9 entre le tube 4 à souder et la plaque d'extrémité 3 Pendant le soudage, la partie tournante tourne et l'électrode 8 suit le joint circulaire 9 de soudage La broche 5 suit ce mouve- ment et entraîne avec elle le dispositif de centrage qui est serré de manière tournante dans le tuyau à l'aide de billes qui sont soumises à une action élastique et qui sont pressées contre la surface intérieure 11 du tube 4. Le dispositif de centrage 6 est construit de manière symétrique Il peut être introduit dans le tuyau 4 par une extrémité ou par l'autre Sur le dessin, on n'a repré- senté en coupe que la moitié inférieure de ce dispositif de soudage L'autre moitié, c'est-à-dire la moitié supérieure, du dispositif de centrage est identique et symétrique à la moitié inférieure Par conséquent, les mêmes références numéri- ques sont utilisées pour désigner des pièces identiques de ces deux moitiés Le dispositif de centrage est représenté sur la Fig 2 à l'état inactif, mais coopérant avec la broche Sur les extrémités d'un tube central 12 sont montés des manchons 13 qui sont rigidement reliés à ce tube central. La partie intermédiaire 14 du tube central est légèrement plus épaisse que le reste de ce tube central Cette partie intermé- diaire définit une butée pour des bagues d'espacement 15 et des manchons 16 à ressort L'enveloppe 17 de chaque manchon à ressort s'étend vers le manchon fixe associé 13 Dans le manchon à ressort 16 est placé un ressort de compression 18 qui exerce son action élastique sur un manchon 19 présentant une surface extrême conique 20 Le manchon 19 est monté de manière mobile sur le tube central 12, à l'intérieur du manchon à ressort 16 Le ressort 18 sollicite le manchon 19 vers le manchon fixe 13 La surface extrême 20 du manchon 19 est si- tuée en regard du manchon fixe 13 La Fig 3 montre que la sur- face annulaire extrême 21 du manchon fixe 13 est plane dans sa partie intérieure 21 a et concave dans sa partie périphérique extérieure 21 b Le rayon de courbure de la surface concave 21 b est de préférence égal au rayon des billes 10 Ces billes ont toutes le même diamètre et elles portent contre les deux surfaces extrêmes 20 et 21 La force provenant du ressort est divisée, en raison de la surface conique extrême 20, en une composante axiale et en une composante radiale La composan- te radiale a tendance à déplacer les billes vers l'extérieur dans la direction radiale Lorsque le dispositif de centrage n'est pas introduit dans le tube 4, comme montré sur la Fig 2, ce mouvement radial vers l'extérieur est arrêté par l'ouvertu- re annulaire qui est délimitée par le manchon fixe 13 et le bord 22 du manchon à ressort 17 Lorsque le dispositif de cen- trage est introduit dans le tube, dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du dispositif de centrage, qui est défini par les billes 10, ces dernières sont sollicitées radialement vers l'intérieur en restant en contact avec les deux surfaces extrêmes 20 et 21 et avec la surface in- térieure 11 du tube La composante axiale provenant de cette force dirigée radialement vers l'intérieur est transmise au manchon déplaçable 19, ce qui provoque la compression du res- sort 18 Les bords du dispositif contre lesquels les billes sont supportées pour la position inactive du dispositif sont totalement libérés de la force du ressort et ils ne s'usent par conséquent pas lorsque le dispositif est introduit dans le tube La distance séparant le bord 22 du manchon à ressort 17 et le manchon fixe 13 est indiquée en A sur la Fig 3, et cette distance A est inférieure au diamètre D des billes Par conséquent, les billes ne peuvent pas s'échapper du dispositif. Lors de l'assemblage du dispositif, le manchon à ressort, ainsi que le ressort et le manchon mobile, sont tout d'abord poussés sur le tube central et le manchon à ressort est amené en contact avec la partie intermédiaire 14 En même temps, le ressort est maintenu à l'état comprimé, de sorte que le manchon mobile 19 est introduit complètement dans le manchon à ressort 16 Ensuite, le manchon 13 est assujetti sur le tube central, par exemple par déformation de matière La distance entre le manchon fixe 13 et le bord 22 du manchon à ressort est maintenant supérieure au diamètre des billes 10, de sorte que ces dernières peuvent facilement être placées dans l'ouverture annulaire, le dispositif étant maintenu en position verticale. Ensuite, le manchon à ressort, avec le ressort et le manchon mobile, sont déplacés vers le manchon fixe 13 et la bague d'es- pacement 15 est introduite entre le fond 23 du manchon à res- sort et la partie intermédiaire 14 du tube central 12; cette ba- gue est par exemple constituée par une rondelle de verrouillage d'une épaisseur telle que le bord 22 du manchon à ressort soit amené à la distance A du manchon fixe 13 La coopération entre le manchon mobile 19 et le ressort 18 fait que le manchon 19 est pressé contre les billes 10 L'assemblage d'une extré- mité ou moitié du dispositif de centrage est ainsi terminé, et on procède de la même façon de l'autre côté. La broche 5, qui est introduite dans le dispositif de centrage, est munie d'une bille 24 chargée par ressort qui coopère avec une ouverture 25 du tube central, avec pour résul- tat que le dispositif de centrage 6 est élastiquement verrouillé sur la broche 5 dans la direction axiale La bille 24 est in- troduite dans un alésage diamétral 26 de la broche 5 et elle est maintenue en place par deux broches 27 à extrémité conique qui sont chacune soumises à l'action d'un ressort de compression 28 les sollicitant vers la bille 24 Comme montré sur la Fig 2, l'alésage 26 peut contenir deux billes 24, de part et d'autre des broches 27 Les billes 24 sont ainsi pressées con- tre une ouverture 29 de la broche 5, le diamètre de cette ouver- ture étant inférieur au diamètre des billes Les broches 27 et les ressorts 28 sont logés dans la broche et sont immobilisés au moyen d'une vis 30 La broche 5 présente une butée 31 qui définit la position axiale du dispositif de centrage dans le tuyau par rapport à l'appareil de soudage. Chaque dispositif de centrage est dimensionné pour des tubes présentant un diamètre situé dans une plage déterminée. En général, un certain nombre de dispositifs de centrage sont par conséquent nécessaires pour adapter l'appareil de soudage à différents diamètres de tubes De plus, il peut être souhai- table d'utiliser des broches de différents diamètres, en fonction du diamètre du dispositif de centrage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation, non plus qu'au mode d'application, qui ont été décrits; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre. REVENDICATIONS 1 Dispositif de centrage pour centrer un appareil de soudage de tubes par rapport à un tube ( 4) qui doit être soudé sur une plaque d'extrémité ( 3), ce dispositif comportant une partie centrale tubulaire ( 12) agencée pour coopérer avec une broche ( 5) de l'appareil de soudage ( 1), cette broche ( 5) pou- vant être introduite dans la partie centrale ( 12), deux paires de manchons ( 13,19) supportées par la partie centrale ( 12) et disposées axialement l'une à la suite de l'autre, un premier manchon ( 13) de chaque paire étant relié rigidement à la partie centrale ( 12) et le second manchon ( 19) étant déplaçable de ma- nière coulissante le long de la partie centrale ( 12), des billes ( 10) situées entre les manchons ( 13,19) de chaque paire et agen- cées pour coopérer élastiquement avec les surfaces extrêmes ( 20,21) en regard de ces deux manchons, la distance axiale sépa- rant ces derniers augmentant dans une direction allant vers la périphérie extérieure du dispositif, caractérisé en ce que le manchon mobile ( 19) est situé dans un manchon à ressort ( 16) qui est monté sur la partie centrale ( 12) et qui renferme un ressort ( 18) agencé pour solliciter le manchon mobile ( 19) vers le manchon fixe ( 13), le manchon à ressort ( 16) étant monté à une distance fixe A par rapport à la surface extrême ( 21) du manchon fixe ( 13) cette-distance étant inférieure au diamètre D des billes. 2 Dispositif de centrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux manchons fixes ( 13) sont chacun situés à une extrémité de la partie centrale ( 12) et les man- chons à ressort ( 16), situés entre les manchons fixes, sont sé- parés par une pièce intermédiaire ( 14) qui est de préférence d'une seule pièce avec la partie centrale 3.Dispositif de centrage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une pièce amovible d'espacement ( 15) est insérée entre la pièce intermédiaire ( 14) et le manchon à res- sort ( 16), la largeur axiale de cette pièce étant légèrement supérieure à la différence entre le diamètre D des billes ( 10) et ladite distance A. 4 Dispositif de centrage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la surface extrême du manchon fixe ( 13) est essentiellement une surface plane ( 21 a) qui est perpen- diculaire à l'axe du dispositif et qui, au voisinage de la péri- phérie extérieure du dispositif, devient une surface concave ( 21 b), et la surface extrême ( 20) du manchon mobile ( 19) est conique.