Brevet FR2853270A1 — publié le 20041008

DISPOSITIF POUR REALISER LA SOUDURE EN CONTINU DE DEUX VIROLES METALLIQUES L'invention concerne un dispositif permettant de réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques. Une telle machine trouve tout naturellement son domaine d'application dans la réalisation d'enceintes ou d'enveloppes métalliques cylindriques de grande capacité, telle que par exemple des cuves, utilisées notamment dans les domaines alimentaires, 10 chimiques, agrochimiques, pétrochimiques, ainsi que dans le domaine de l'environnement (traitement d'effluents). Traditionnellement, de telles enceintes ou cuves de grande capacité, c'est à dire typiquement supérieures ou égales à 10 mètres de haut et 15 mètres de diamètre, sont 15 réalisées de la manière suivante: * on réalise des viroles cylindriques de manière unitaire à partir d'une bande métallique; * on soude la virole la plus basse sur un fond métallique, préalablement mis en place au niveau d'un radier; * puis on procède à la mise en place des viroles une à une au moyen d'une grue sur la ou les viroles déjà assemblées, et on procède à la soudure horizontale de chacune des viroles ainsi mises en place sur la virole inférieure. Une fois la soudure réalisée, on procède à un laminage du cordon de soudure, puis à 25 une éventuelle étape de finition, telle que notamment une étape de polissage. Dans une variante, plus spécifiquement dédiée aux cuves de très grande capacité, il est également possible de réaliser les viroles, non pas à partir d'une bande métallique continue, mais par l'assemblage de tôles rectangulaires en forme de secteurs de virole 30 pré-cintrés, que l'on vient souder d'une part l'une avec l'autre, et d'autre part sur les viroles préalablement réalisées, ces soudures étant donc horizontales et sensiblement verticales. Ces différentes opérations sont donc particulières longues à mettre en oeuvre, difficiles 35 à réaliser, et imposent la mise en place d'échafaudages, de sorte que le besoin s'est fait sentir de simplifier, à tout le moins une partie de ces opérations. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant notamment de simplifier les opérations de soudure ou de finition, notamment en réalisant le laminage du cordon de soudure, ce qui élimine les déformations de la virole, consécutives au retrait de soudure, et réduit au maximum les éventuelles opérations de polissage. De fait, le dispositif conforme à l'invention pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métalliques, comprend: - un châssis constitué d'au moins deux structures verticales s'étendant de part et d'autre des viroles ou des secteurs de virole à souder, et reliées au niveau de 10 leur extrémité supérieure par une traverse, munie de moyens permettant de se positionner sur la rive supérieure de la virole supérieure; - des moyens solidaires des structures verticales, et destinés à assurer la progression du dispositif le long des viroles à souder; - des organes de soudage positionnés sensiblement au voisinage de l'extrémité 15 inférieure des structures verticales, et orientés en direction des viroles à souder. En d'autres termes, l'invention propose un dispositif auto-moteur, permettant d'assurer sensiblement automatiquement ou semi-automatiquement la soudure horizontale de deux viroles entre elles, de manière relativement simple. 20 Selon une première caractéristique de l'invention, les moyens de progression sont constitués de galets presseurs et moteurs, montés sur des chariots réglables en position horizontale, afin de permettre l'appui desdits galets sur la virole supérieure, et corollairement la progression du dispositif le long des viroles à assembler. La virole 25 supérieure se trouve ainsi insérée entre les galets moteurs et presseurs. En outre, les moyens de positionnement sont constitués de bogies, réglables en orientation dans le plan horizontal, afin de permettre l'adaptation de la progression du dispositif en fonction du rayon de courbure ou diamètre des viroles. 30 Avantageusement, ces bogies sont en outre articulés par rapport à un axe horizontal, permettant une meilleure adaptation du dispositif à l'horizontalité des viroles. Avantageusement, le dispositif comporte en outre des galets de laminage, mus en 35 rotation, solidaires des deux structures verticales, et positionnés sensiblement au même niveau que les organes de soudage. De fait et avantageusement, le dispositif conforme à l'invention ne comporte pas deux mais quatre structures verticales, respectivement deux structures antérieures par rapport au sens de déplacement du dispositif, portant les têtes de soudage, et deux structures postérieures portant les galets de laminage. La vitesse de rotation périphérique des galets de laminage est identique à la vitesse de rotation périphérique des galets de progression et ce, dans un souci d'éviter des phénomènes de glissement ou d'arrachement. En outre, le dispositif de l'invention comprend également des organes de soudure, propres à assurer la soudure verticale des secteurs d'une même virole entre eux, et solidarisées au niveau des structures verticales postérieures. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent 15 ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en perspective du dispositif conforme à l'invention, vu de la face antérieure. La figure 2 est une vue de la face antérieure du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue de profil du dispositif de la figure 1. La figure 4 est une vue de face du dispositif de la figure 1, avec les structures antérieures escamotées. Les figures 5 et 6 sont également des vues de face du dispositif conformément à 25 l'invention, illustrant la modification possible de la hauteur des têtes de soudage. La figure 7 est une vue du dessus du dispositif de l'invention. La figure 8 est une vue du dessous de la partie supérieure du dispositif conforme à l'invention. La figure 9 est une représentation schématique en perspective du dispositif conforme à 30 l'invention, vu de la face postérieure d'une variante de l'invention, permettant d'assurer la soudure verticale des secteurs d'une même virole entre eux. On a donc illustré en relation avec la figure 1, le dispositif (1) conforme à l'invention. Celui-ci est fondamentalement constitué d'une structure métallique ou châssis, comportant quatre éléments verticaux (2), (3), (4), (5), parallèles entre eux et de même hauteur, solidarisés au niveau de leur extrémité supérieure par une traverse (6). Ces éléments verticaux sont destinés à venir se positionner de part et d'autre des deux viroles métalliques à souder entre elles. Plus précisément, les deux éléments (2) et (4) sont destinés à être positionnés à l'intérieur des viroles, et les éléments (3) et (5) sont destinés à être positionnés à l'extérieur des viroles. Des supports (7) de nacelles, destinées à venir également se positionner de part et d'autre des viroles à souder, sont solidarisés aux dits éléments (2 - 5). Ces nacelles sont conçues pour permettre la surveillance des travaux à réaliser par le dispositif de l'invention par un ou plusieurs techniciens. En outre, le dispositif (1) est destiné à reposer sur la rive supérieure de la virole supérieure par l'intermédiaire de bogies de support et de guidage (26), illustrés plus en détail ultérieurement. Ces bogies reposent sur la rive proprement dite de la viroles supérieure, si celle-ci présente une rigidité et donc une épaisseur suffisante pour éviter le flambement, mais peut également se déplacer sur un anneau de renfort intérieur, solidarisé à ladite virole au niveau de la partie supérieure de la surface interne de ladite virole supérieure, afin de lui conférer une certaine rigidité. Afin d'assurer sa progression le long des viroles à souder entre elles, le dispositif (1) est muni de moyens de progression comprenant les éléments suivants: Tout d'abord, chacun des éléments verticaux (2) (3) (4) et (5), est muni d'un chariot de 25 motorisation (8), solidarisé respectivement au niveau des faces antérieures des éléments (2) et (3) et faces postérieures des éléments verticaux (4) et (5). Ces chariots sont montés à hauteur constante au niveau desdits éléments, mais sont susceptibles d'être réglés en horizontalité au moyen d'organes de réglage (18), 30 typiquement constitués par une vis et manivelle. L'objectif recherché est de permettre la coopération effective des moyens de progression avec la virole supérieure (21) (figure 2). De fait, chacun de ces chariots de motorisation (8) comprend un jeu de deux galets de même axe de rotation vertical. En face amont des éléments verticaux (2) et (3), le dispositif comprend un jeu de deux galets moteurs (10) et un jeu de deux galets presseurs (9). Il en est de même s'agissant de la face arrière. Les galets moteurs (10) sont actionnés en rotation au moyen d'un cardan (11), luimême mu en rotation par un moteur électrique (13), et par un moto-réducteur et renvoi d'angle (12), ainsi qu'on peut l'observer, tant sur la figure 1 que sur la figure 7. La vitesse de rotation des galets moteurs (10) de chacun des deux chariots moteurs, respectivement face amont et face arrière, est la même. 10 Les galets (9) sont montés libre en rotation selon un même axe de rotation. Chacun des galets est avantageusement muni d'un revêtement polyuréthanne, afin d'une part, de permettre l'adhérence au niveau de la virole (21) et d'autre part, afin 15 d'éviter le risque d'altération de la tôle métallique, constitutive de la virole (21). Le guidage et le support du dispositif (1) conforme à l'invention au niveau de la virole supérieure (21) est assuré au moyen de bogies (26) (voir figure 1 et figure 8). Ces bogies (26), respectivement un bogie amont et un bogie aval, sont tout d'abord articulés selon un axe vertical (non représenté), afin de permettre l'adaptation du dispositif au rayon de courbure ou au diamètre de la virole sur laquelle il prend appui. On fige cette configuration au moyen d'un tirant approprié (29) muni d'un tendeur du 25 type double-vis-écrou, en fonction justement du diamètre ou du rayon de courbure de la virole (21). Ces bogies amont et aval (26) sont en outre avantageusement articulés autour d'un axe d'articulation horizontal (28), pour permettre une meilleure adaptation du dispositif sur 30 la rive supérieure de la virole supérieure, ou sur un anneau de renfort supérieur, dont peut être munie ladite virole supérieure (21). Ces bogies comprennent différents galets (27), tournant librement en rotation, l'un ou plusieurs d'entre eux étant éventuellement muni d'une gorge médiane orientée 35 perpendiculairement à l'axe de rotation desdits galets, et visant à favoriser le guidage effectif du dispositif sur la virole supérieure. Selon l'invention, les éléments verticaux antérieurs (2) et (3) sont munis au voisinage de leur extrémité inférieure libre d'organes de soudage (15), typiquement montés sur un chariot, réglable à la fois dans le sens vertical et dans le sens horizontal, à l'aide de moyens appropriés (16) et (17) du type vis et manivelle (voir figures 5 et 6). Ces organes de soudage sont d'un type en soi connu (type TIG, MIG ou MAG) de sorte qu'il n'y a pas lieu de les décrire en détail. Ce faisant, il est possible de régler précisément le lieu d'action de la soudure, une fois 10 le dispositif (1) mis en place. De la sorte, on conçoit aisément, qu'après réglage effectif du positionnement des têtes de soudage, le dispositif conforme à l'invention permet d'assurer la soudure de deux viroles l'une sur l'autre, en continu, et en automatique. 15 Avantageusement, le dispositif conforme à l'invention comprend également des galets de laminage (19), destinés à écraser ou laminer le cordon de soudure résultant de l'opération de soudure précédemment effectuée. Ces galets de laminage (19) sont mus en rotation au moyen d'un cardan (20), solidarisé à l'extrémité inférieure (22) d'un 20 renvoi d'angle (23), lui-même mu en rotation au moyen d'un cardan (24), actionné par un moteur électrique (25) (figure 4). Selon une caractéristique de l'invention, la vitesse de rotation périphérique des galets de laminage (19) est identique à la vitesse de rotation périphérique des galets de 25 progression (9) et (10) des chariots de progression (8). Ce faisant, et ainsi que déjà précisé, on évite les phénomènes de glissement ou d'arrachement. De fait, les moteurs électriques (25) et (13) sont gérés par un seul variateur de fréquence, permettant de gérer précisément ces vitesse de rotation. 30 Ainsi qu'on peut l'observer, notamment sur les figures 1 et 3, ces galets de laminage sont positionnés au voisinage de l'extrémité inférieure des éléments verticaux, et plus précisément entre les éléments verticaux antérieurs et postérieurs. Ils sont fixés chacun sur un chariot support coulissant dans le plan horizontal, l'effort de laminage étant 35 exercé par deux vérins, dont l'un est hydraulique, et dont l'autre, servant de butée est un vérin à vis. Ce faisant, ils constituent un troisième point d'appui et de stabilisation du dispositif lorsqu'il est mis en place, puisque ces galets sont également destinés à être en contact intime avec les deux viroles au voisinage de leur zone de jonction. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les éléments postérieurs (4) et (5) du dispositif de l'invention sont munis d'organes de polissage (27), également montés sur des chariots, réglables dans le sens horizontal et vertical, afin de venir en contact intime avec la zone de soudure. De la sorte, en une seule opération, c'est à dire par une seule rotation du dispositif de l'invention, il devient possible de réaliser la soudure des deux viroles entre elles, l'écrasement du cordon de soudure, et le polissage. Dans une variante de l'invention, représentée sur la figure 9, le dispositif est à même 15 de réaliser une soudure verticale. Pour ce faire, des chariots (30), portant des organes de soudure appropriés, de type de ceux précédemment mentionnés, sont montés sur des rails verticaux (31), eux-mêmes solidarisés sur la face postérieure des éléments verticaux postérieurs (4, 5). Chacun de ces rails intègre en outre une vis sans fin (32), orientée également verticalement, coopérant avec les chariots (30), et mue en rotation 20 au moyen d'un moteur (33). De la sorte, on assure la progression des chariots (30) verticalement à la vitesse souhaitée. En outre, les organes de soudure portés par les chariots sont également réglables dans le plan horizontal grâce aux chariots (27), afin de permettre le rapprochement desdits organes de la zone à souder. Ces différents éléments sont amovibles, et peuvent très facilement être ôtés de la structure. 25 Dans cette configuration, il est mis en place manuellement les secteurs de virole sur une virole pré-existante, dont la solidarisation provisoire est assurée par pointage, d'une part desdits secteurs avec la virole inférieure, et d'autre part des secteurs de viroles avec les secteurs adjacents. Une fois cette opération effectuée, le dispositif 30 conforme à l'invention est positionné sur la rive de la virole provisoire ainsi réalisée. Le dispositif est stoppé dans sa progression à l'aplomb d'une zone de jonction entre deux secteurs consécutifs, afin de réaliser la soudure verticale. Cette opération est répétée pour chacun des zones de jonction entre deux secteurs consécutifs. Puis, il est procédé à la soudure horizontale, à l'instar de ce qui a été précédemment décrit, de la 35 virole alors réalisée avec la virole inférieure sous jacente. Cette concentration d'opérations et cette quasi-automatisation permet de réduire significativement les coûts de réalisation des enceintes cylindriques, notamment de grande capacité, ce que l'on ne savait faire efficacement à ce jour. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique, caractérisé en ce qu'il comprend: - un châssis constitué d'au moins deux structures verticales (2-5) s'étendant de part et d'autre des viroles ou secteurs de virole à souder, et reliées au niveau de leur extrémité supérieure par une traverse (6), munie de moyens (26) permettant de se positionner sur la rive supérieure de la virole supérieure (21); - des moyens de progression (8, 9, 10) solidaires des structures verticales (25), et destinés à assurer la progression du dispositif le long des viroles à souder; - des organes de soudage (15) positionnés sensiblement au voisinage de l'extrémité inférieure des structures verticales (2 - 5), et orientés en 15 direction des viroles à souder. 2. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou secteurs de virole métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de progression sont constitués de galets presseurs (9) et moteurs (10), 20 montés sur des chariots (8) réglables en position horizontale, afin de permettre l'appui desdits galets sur la virole supérieure (21), et corollairement la progression du dispositif le long des viroles à assembler. 3. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de 25 secteurs de virole métallique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de positionnement sont constitués de bogies (26), réglables en orientation dans le plan horizontal, afin de permettre l'adaptation de la progression du dispositif en fonction du rayon de courbure ou diamètre des viroles à souder. 4. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent un bogie amont et un bogie aval, et en ce que chacun des bogies (26) est articulé par rapport à un axe horizontal, 35 permettant une meilleure adaptation du dispositif à l'horizontalité des viroles. 5. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les bogies (26) comprennent différents galets (27), tournant librement en rotation, l'un ou plusieurs d'entre eux étant éventuellement muni d'une gorge 5 médiane orientée perpendiculairement à l'axe de rotation desdits galets, et visant à favoriser le guidage effectif du dispositif sur la virole supérieure. 6. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en 10 ce qu'il comporte en outre des galets de laminage (19) du cordon de soudure, mus en rotation, solidaires des structures verticales, et positionnés sensiblement au même niveau que les organes de soudage. 7. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de 15 secteurs de virole métallique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte quatre structures verticales (2 - 5), respectivement deux structures antérieures par rapport au sens de déplacement du dispositif, portant les têtes de soudage, et deux structures postérieures portant les galets de laminage. 8. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de rotation périphérique des galets de laminage est identique à la vitesse de rotation périphérique des galets de progression. 25 9. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des organes de polissage (27), également montés sur des chariots, réglables dans le sens horizontal et vertical, afin de venir en contact 30 intime avec la zone de soudure, et solidarisés au voisinage de l'extrémité inférieur des structures verticales postérieures (4, 5). 10. Dispositif pour réaliser la soudure en continu de deux viroles métalliques ou de secteurs de virole métallique selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en 35 ce qu'il comprend des chariots (30), portant des organes de soudure appropriés réglables dans le sens horizontal, montés sur des rails verticaux (31), eux-mêmes solidarisés sur la face postérieure des éléments verticaux postérieurs (4, 5), il chacun de ces rails intégrant en outre une vis sans fin (32) ou équivalent, orientée également verticalement, coopérant avec les chariots (30), et mue en rotation au moyen d'un moteur (33), destinée à assurer la progression des chariots (30) verticalement à la vitesse souhaitée.