Brevet FR2911805A1 — publié le 20080801

-1- La présente invention concerne un coupe tube orbital autocentreur démontable et portable, qui est conçu pour recevoir et supporter tous les outils de sciage, de fraisage ou d'oxycoupage, pour le façonnage des tubes en acier de gros diamètres couramment employés dans les industries nucléaire, chimique et pétrolière. Il se caractérise par une mise en oeuvre très rapide, une forte productivité de coupe, et le même montage permet de découper rapidement les tubes par l'extérieur et par l'intérieur. Les scies et molettes coupe-tubes de chantier nécessitent habituellement pour fonctionner d'être portées à la main, ou assujetties au 1.0 tube à couper au moyen d'un montage amovible ; ainsi, les accessoires de montage des coupes tube du commerce font habituellement appel à une sangle, une chaîne ou une couronne formée de deux arcades ouvertes, qui par juxtaposition permettent d'enserrer le tube à couper. Toutefois, ces dispositifs de bridage ne permettent pas d'obtenir rapidement un bon 15 alignement de concentricité des outils du coupe-tube avec le tube, notamment lorsque celui-ci est ovalisé ou déformé. Notre montage de sciage autocentreur démontable et portable innovant pallie tous ces inconvénients : Dans la présente invention, le coupe-tube est équipé d'un montage de supportage, muni d'un jeu de 20 gabarits présentant une pluralité de rayons qui sont adaptés aux diamètres extérieurs des tubes à découper. Ainsi, pour couper un tube de 1250 millimètres de diamètre, il suffit de sélectionner un jeu de gabarits doubles présentant un rayon de 625 mm, puis assembler à l'aide d'entretoises ces deux gabarits en forme de selle , 25 Cette selle permet de centrer rapidement via les encoches (2) les deux couronnes entretoisées (4) et (5) qui recevront le chariot porte-outils, en position coaxiale avec celle du tube à façonner. Cet effet auto centreur est obtenu: - par une selle composée de deux gabarits rayonnés, dont 30 le rayon est égal au demi-diamètre extérieur du tube, - et par l'emploi de quatre vérins télescopiques et de quatre vérins mécaniques, qui exercent sur les patins des forces de friction à la surface du tube afin de maintenir le montage en place, quelque soit sa géométrie plus ou moins déformée. 5 IO 15 20 25 3 0 2911805 -2- Ainsi conçu, ce montage objet de la présente invention présente l'avantage d'être autocentreur, et d'accepter de se fixer sur des tubes très déformés ou ovalisés. En outre, le montage accepte non seulement les tuyaux en position horizontale, mais également les tuyaux en position oblique, ou verticale. Ce montage est mis en oeuvre dans l'ordre suivant: choix du gabarit adéquat (1) dont les rayons de courbure sont égaux au demi-diamètre du tube à couper (les gabarits sont constitués de deux flancs rayonnés assemblés au moyen d'entretoises fixes ou démontables) ; pose de la selle ainsi constituée sur le dessus du tube à couper, et fixation de cette selle au tube au moyen de deux sangles (7) de sécurité qui sont serrées sur le tube; assemblage de la partie supérieure ouverte du montage (Fig.2) sur la dite selle , les deux entretoises (6) en partie supérieure du montage venant s'emboîter dans les quatre encoches (2) de la selle composée par le gabarit (1) dont les rayons reposent sur le tube ; ce qui produit l'auto centrage de l'ensemble de coupe en position coaxiale avec le tube, le demi-arceau (5) est muni côté outil , d'un secteur denté (8) qui permet d'y indexer un chariot porte-outils orbital (Fig.3) déporté sur un côté, qui vient s'engrener sur ce secteur denté, fermeture de la partie inférieure du montage, constitué de deux couronnes (4) et (5), se refermant au moyen des charnières (3), les dites couronnes comportant chacune deux demi arceaux reliés par des entretoises (6) ; serrage du montage autocentreur sur le tube à couper à l'aide des quatre vérins télescopiques hydrauliques (9) disposés sur la couronne placée sur la couronne (5) du côté outil , et des quatre vérins mécaniques (10) disposés sur l'autre couronne (4), agissant sur huit patins de friction à rotules (11) identiques. 5 15 20 25 30 2911805 -3- Selon une première caractéristique, le montage présenté fermé Figure 2, se présente sous la forme de deux demi berceaux doubles ouvrants (4), constitués d'arceaux (5) munis d'entretoises solidaires (6), formant ainsi un montage rigide, caractérisé par son association avec une selle de centrage, munie d'au moins deux gabarits rayonnés (1) posés au contact de la génératrice supérieure du tube à couper, sur laquelle deux entretoises (6) quelconques du montage viennent reposer au fond de quatre encoches (2) de centrage de la selle ; ainsi il n'y a plus besoin d'opérer de réglage de concentricité du montage avec l'axe du tube à couper, celui-ci est obtenu automatiquement avec la selle de centrage et sans l'aide des vérins, et les patins ne servent qu'au serrage sur le tube, via les quatre vérins mécaniques, et les quatre vérins hydrauliques, qui suivent automatiquement la forme cylindrique (ou ovalisée) du tube. Ce montage est mis en oeuvre en quatre temps : pose de la selle de centrage sur le tube à couper, et sanglage, - puis positionnement du demi-montage supérieur ouvert dans les encoches (2) de la selle , - fermeture des arceaux inférieurs et bridage de l'ensemble sur le tube à couper à l'aide des vérins agissant sur les patins. - engrènement du chariot porte-outil sur la couronne dentée, et fixation sur la broche hydraulique des accessoires tels qu'une lame de scie circulaire (Fig.3) ; Selon une deuxième caractéristique, la selle de centrage qui est constituée du gabarit (1) reliés par quatre entretoises, dont les deux faces rayonnées sont placées au contact du tube, présentent une dimension caractéristique de leur rayon qui est égal au demi-diamètre extérieur du tube sur lequel elle repose, ce qui procure le centrage ; Selon une troisième caractéristique, les deux faces rayonnées du gabarit (1), placés au contact du tube, présentent une forme caractéristique de leur rayon qui est convexe lorsque le montage vise à scier un tube par l'extérieur (représenté Fig.2), ou concave lorsque le même montage vise à scier un tube par l'intérieur (non représenté) ; 2911805 -4- Selon une quatrième caractéristique les berceaux doubles (4) sont munis de quatre vérins télescopiques hydrauliques (9) et quatre vérins manuels (10), terminés par des patins qui assurent le maintien en position de l'ensemble par la simple force de frottement exercée sur la surface du 5 tube ; ce qui permet d'accepter des tubes ovalisés ou très déformés ; en outre, ces vérins télescopiques permettent d'adapter le montage coupetube à tous les diamètres de tubes inférieurs au diamètre nominal de 416 mm ; enfin, le coupe-tube peut être déplacé par translation simplement en soulageant temporairement l'effort exercé sur les patins ; 1.0 Selon une cinquième caractéristique, le berceau (5) est indexé lors de son assemblage et muni d'un secteur denté (8) formant une couronne sur l'ensemble de sa périphérie ; ce qui permet à la scie circulaire hydraulique qui est assujettie au chariot (Figure 3), lui-même muni d'une roue dentée entraînée par un moteur d'avance et d'un vérin de plongée hydrauliques, de faire automatiquement le tour du tube à couper : ainsi une seule révolution du chariot-porte-outil autour du tube est suffisante pour couper le tube. Selon une sixième caractéristique, le chariot (Figure 3) est muni d'un bras supportant une scie rotative, ce bras déporté présente un encombrement réduit permettant ainsi de couper au raz d'une emboîture, d'une suspente ou à la naissance d'un coude ; en s'approchant à 200 mm seulement d'une paroi pour effectuer la coupe ; Selon une septième caractéristique, le bras déporté est muni d'une tête motorisée oscillante, qui permet d'effectuer en plongée des coupes de tous diamètres et toutes épaisseurs ; et de façonner des gorges de soudures en T et en U qui sont obtenues par des fraises de forme prenant la place de la lame de scie circulaire représentée Fig.3 ; Selon une huitième caractéristique, la broche rotative située en bout de bras peut recevoir également une fraise à chanfreiner, une meule d'ébavurage ou de soudage orbital ou une tête à carotter les piquages perpendiculaires. En outre, ces têtes d'usinages peuvent être munies d'un système d'arrosage, notamment pour la découpe du béton ; 2911805 -5- Selon une neuvième caractéristique, les berceaux-doubles (4) et (5) sont démontables de façon à ce que chaque élément, y compris le chariot (Fig.3), qui pèsent unitairement moins de 25 Kg et tous les composants soient dimensionnés pour pouvoir être manipulés à la main, et passer par 5 un trou d'homme de 410 mm de diamètre, en cas d'utilisation pour le découpage des tubes par l'intérieur ; Selon une dixième caractéristique, les éléments unitaires constitutifs du montage sont conçus pour passer par un trou d'homme de diamètre égal à 410 mm, ce qui permet le découpage de tubes par l'intérieur; les 10 principes de la selle et du berceau étant conservés par un simple retournement des appuis, la selle ayant dans ce cas des gabarits avec un rayon convexe, et les patins du berceau de forme convexe également, étant dirigés vers l'extérieur ; Selon une onzième caractéristique, le montage est conçu pour 15 convenir à toutes les natures de matériaux constitutifs des tubes : - Tube en acier épais, - Tuyau d'assainissement en ciment, ou en grès - Barre cylindrique ou polygonale, creuse ou pleine ; Selon une douzième caractéristique, le moteur d'entraînement de la scie, le moteur d'avance du chariot et le vérin de descente du bras, sont conçus pour être alimentés par un générateur hydraulique à huile ou à eau surpressée, ce qui permet à l'ensemble de fonctionner sans électricité et dans des environnements inflammables (huile interdite) ou explosifs (électricité interdite) ou à pollution particulaire contrôlée (arrosage exigé des poussières à l'eau). Selon le mode de réalisation actuel, l'invention recouvre tous les usages des coupe tubes de chantier qui peuvent être employés : pour un usage dans les centrales nucléaires, pour un usage dans l'industrie chimique, 30 pour un usage dans la raffineries, - pour le façonnage des tubes de pipelines, notamment la coupe et préparation des bords avant soudure ; - à l'aide de tous types d'outils rotatifs du type fraiseuse, montés sur la broche rotative, et pour un usinage à sec ou avec un système d'arrosage. 20 25 5 10 15 20 25 30 35 2911805 -6- Le coupe tube orbital objet de la présente invention est particulièrement destiné au démantèlement en place des tuyauteries en acier se trouvant dans l'industrie, présentant des diamètres de 250mm à 416 mm et plus, et des épaisseurs de paroi de 26 mm, avec une forte productivité : la découpe s'effectuant pour ce cas précis en une seule passe orbitale, en 40 minutes seulement ; (hors temps de mise en place). L'ensemble est alimenté par un groupe hydraulique déporté présentant la caractéristique de produire de l'huile ou de l'eau surpressée. Les dessins annexés illustrent l'invention : - La Figure 1 représente la selle , composée des deux berceaux rayonnés (1) avec ses sangles de maintien (7) détendues ; ainsi que le montage de coupe équipé seulement des deux demi-arceaux supérieurs (4) et (5) reliés par des entretoises (6) présentant les deux charnières (3) ouvertes, La Figure 2 représente montage fermé serré sur le tube à couper, constitué de deux couronnes comportant chacune deux demi-arceaux (4) et (5) reliés par des entretoises (6) ; celle-ci étant conçues pour s'emboîter dans les quatre encoches (2) de la selle auto-centreuse, composée des deux gabarits (1), qui est fixée sur le tube au moyen de deux sangles (7) ; la couronne (5) du côté outil, étant munie d'un secteur denté (8) qui permet d'y indexer un chariot porte-outils orbital (représenté isolément Figure 3) ; en outre, les moyens de serrage du montage sur le tube à couper, sont fournis par 4 vérins télescopiques (9) disposés sur la couronne du côté outil, et 4 vérins mécaniques (10) disposés sur l'autre couronne, agissant sur huit patins de friction identiques (11). - La Figure 3 représente le chariot porte-outils, muni d'un moteur hydraulique d'avance et d'un bras abaissant mu par un vérin hydraulique, équipé d'un moteur hydraulique entraînant une lame de scie circulaire ; La Figure 4 représente un vérin télescopique (9), muni de son patin de friction (11), monté sur rotule. Selon une variante non illustrée, l'ensemble support +coupe-tube objet de la présente invention est approprié pour couper des tubes et des barres de formes carrées, demi-lune ou parallélépipédique, symétriques ou non, dès lors qu'elles sont disposés dans la même configuration en ayant recours à une selle de centrage reposant à l'intérieur ou à l'extérieur du tube. REVENDICATIONS 1. Coupe-tubes orbital auto centreur et portable pour la découpe des tubes par l'intérieur ou l'extérieur, caractérisé en ce que le coupe-tubes comprend deux berceaux doubles ouvrants (4, 5) constitués de quatre demi-arceaux et munis d'entretoises solidaires (6), formant ainsi un montage rigide associé avec une selle de centrage composée d'au moins deux gabarits rayonnés (1) qui sont préalablement posés au contact de la génératrice intérieure ou extérieure du tube à couper, et fixés au tube au moyen de deux sangles (7), la selle de centrage assurant un positionnement concentrique du coupe-tubes avec le tube à couper. 2. Coupe-tubes orbital selon la revendication 1, caractérisée en ce que le coupe-tubes comprend une selle de centrage constituée de deux gabarits (1) reliés par des entretoises amovibles, et dont les faces rayonnées sont placées au contact du tube, ces faces portantes courbes présentent un rayon qui est égal au demi-diamètre intérieur ou extérieur du tube sur lequel elle repose et qui permet le centrage coaxial de l'axe de la selle avec l'axe du tube. 3. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le coupe-tubes comprend une selle de centrage , dont les faces rayonnées des gabarits (1), placés au contact du tube à couper, présente un rayon dont la forme est convexe lorsque le montage vise à scier un tube par l'extérieur, et concave lorsque le même montage vise à scier un tube par l'intérieur. 4. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coupe-tubes, utilisé pour un découpage extérieur d'un tube, présente des entretoises (6) du montage qui reposent au fond des encoches (2) de la selle de centrage . 5. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coupe-tubes, utilisé pour un découpage intérieur d'un tube,présente des entretoises (6) du montage qui reposent au fond des encoches (2) de la selle de centrage , la selle de centrage comprenant des gabarits (1) présentant un rayon convexe, et des patins (11) de forme convexe également, et dirigés vers l'extérieur. 6. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les berceaux doubles (4, 5) sont munis de vérins télescopiques hydrauliques (9) et vérins manuels (10) terminés par des patins qui assurent le maintien en position de l'ensemble, ces patins, susceptibles de s'adapter à des surfaces de tubes ovalisés ou très déformés, étant uniquement maintenus en position par une force de frottement exercée contre la surface du tube, sans assurer une fonction de centrage. 7. Coupe-tubes orbital selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'allongement des vérins hydrauliques (9) et manuels (10) terminés par des patins permet une adaptation du coupe-tubes pour des tubes dont le diamètre est compris entre les débattements maximum et minimum des vérins. 8. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les berceaux doubles ouvrants (4, 5) comprennent des charnières qui permettent l'indexation des berceaux (4, 5) lors de leur assemblage. 9. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les berceaux doubles ouvrants (4, 5) sont munis d'un secteur denté (8) formant une couronne dentée sur l'ensemble de sa périphérie, pour permettre à une scie circulaire hydraulique qui est assujettie à un chariot porte-outils (12), lui-même muni d'une roue dentée entraînée par un moteur d'avance et d'un vérin de plongée hydraulique, de faire automatiquement le tour du tube à couper, permettant à une seule révolution du chariot porte-outil autour du tube d'être suffisante pour couper le tube. 10. Coupe-tubes orbital selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le chariot porte-outils (12) est muni d'un bras (13) supportant unescie rotative, ce bras (13) étant déporté pour présenter un encombrement réduit et permettre de couper le tube au raz d'une emboîture, d'une suspente ou à la naissance d'un coude; en s'approchant au plus prés d'une paroi pour effectuer la coupe. 11 Coupe-tubes orbital selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bras déporté (13) comprend une broche rotative motorisée oscillante (14) disposée à l'extrémité du bras (13) pour recevoir une fraise à chanfreiner et/ou une meule d'ébavurage et/ou une tête d'oxycoupage et/ou de soudage orbital et/ou être munie d'un système d'arrosage susceptible d'être utilisé pour la découpe du béton. 12. Coupe-tubes orbital selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le bras déporté (13) est muni d'une broche rotative motorisée oscillante (14) qui permet d'effectuer en plongée des coupes de tous diamètres et toutes épaisseurs et de façonner des gorges de soudures en T et en U qui sont obtenues par des fraises de forme prenant la place de la lame de scie circulaire. 13. Coupe-tubes orbital selon au moins la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble, formé par au moins d'une part l'ensemble des berceaux doubles (4, 5) et d'autre part le chariot porte-outils (12), est démontable de façon à ce que chaque élément soit susceptible d'être manipulé à la main. 14. Coupe-tubes orbital selon au moins la revendication 9, caractérisé en ce que chaque élément de l'ensemble, formé par au moins d'une part l'ensemble des berceaux doubles (4, 5) et d'autre part le chariot porte-outils (12), pèse unitairement moins de 25 Kg et en ce que chaque élément soit susceptible de passer par un trou d'homme de 410 mm de diamètre, pour l'utilisation pour le découpage des tubes par l'intérieur. 15. Coupe-tubes orbital selon au moins la revendication 9, caractérisé en ce que le chariot porte-outils (12) est muni d'un moteur d'entraînement de la scie (14), d'un moteur d'avance du chariot et d'un vérin hydraulique dedescente du bras (13), alimentés par un générateur hydraulique à eau sur-pressée fonctionnant sans électricité pour permettre une activité dans des environnements inflammables et/ou explosifs et/ou à pollution particulaire contrôlée. 16. Procédé de fonctionnement d'un coupe-tubes orbital selon au moins une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins : une étape de relâchement de l'effort exercé par les vérins (9, 10) sur les patins, une étape de déplacement du coupe-tubes par translation selon l'axe du tube à couper jusqu'à une position désirée dans ou sur le tube à couper.