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PROCEDE ET MACHINE POUR FABRIQUER DES BULBES SUR DES TUBES DE
GROS DIAMETRE.
On sait que l'on appelle "bulbe" un gonflement généralement sy- métrique obtenu dans la paroi d'un tube. Lorsqu'il s'agit de tubes de dia- mètre relativement faible, par exemple de l'ordre de 5 cm. et au-dessous, avec une épaisseur de paroi en rapport, de l'ordre de 3 à 4 mm., on peut obtenir une bulbe symétrique par le procédé qui consiste à chauffer la ré- gion du tube où l'on désire obtenir ce bulbe, puis à opérer une compression du tube dans le sens de son axe pour rapprocher les deux extrémités restées froides du tube. La paroi du tube prend alors la forme souhaitée dans la région chauffée.
Cette manière de faire présente des difficultés dans le cas où. l'on a à traiter des tubes de diamètres plus forts par exemple de l'or- dre de 10 cm. et au-dessus, avec des épaisseurs de parois en rapport, qui dépassent le centimètre. En effet, si l'on veut obtenir une bulbe, on ne peut pas augmenter indéfiniment la température de la région chauffée, laquel- le doit être maintenue entre certaines limites qui dépendent dé l'épaisseur du tube et de la qualité de l'acier. Dans ces conditions, on serait amené à exercer sur les extrémités du tube, pour obtenir la formation du bulbe, des pressions trop élevées pour les moyens dont on peut disposer.
G'est pour obtenir aisément des bulbes sur des tubes de ce genre dits " de gros diamètre" que le Demandeur a imaginé le procédé ob- jet de la présente invention dont la particularité consiste en ce que, en combinaison ou non avec la compression axiale ci-dessus rappelée agis- sant sur le tube, on exerce sur la région chauffée, une poussée interne à partir de l'intérieur du tube et en direction générale perpendiculaire à l'axe de ce tube.
Cette poussée interne peut être effectuée par des moyens méca- niques constitués par exemple par des matrices ou des galets, qui s'écartent
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les unes des autres à l'intérieur du tube, sous l'effet d'un dispositif ar- ticulé commandé par des moyens hydrauliques ou autres.
Ce dispositif peut exercer soit une poussée continue à l'inté- rieur du tube, soit une série de poussées discontinues ou même de chocs sur la paroi interne.
Il est prévu qu'on peut substituer à ces moyens mécaniques des moyens de pression dus à la force centrifuge, et constitués par exemple par une ou plusieurs masses animées à l'intérieur du tube d'une force centrifu- ge suffisante, soit par une rotation propre à ces masses, soit par une ro- tation du tube lui-mème.
Enfin, les deux moyens ci-dessus peuvent être combinés et les galets d'écartement peuvent être montés sur un dispositif rotatif, permet- tant à ces galets d'exercer sous l'effet de la force centrifuge, la pres- sion ou les chocs voulus.
La combinaison de ces moyens permet d'obtenir un bulbe symé- trique, ou dissymétrique si on fait varier l'effort de pression en diffé- rents points de la région travaillée. On peut même parvenir à donner à la paroi du tube toute forme voulue, par exemple une forme allant en s'éva- sant régulièrement, une forme ondulée, etc...
La pression exercée de l'intérieur du tube sur la paroi, prise seule ou en combinaison avec une compression axiale, ou même éventuellement une traction axiale, permet de régler l'épaisseur du métal dans la région travaillée, suivant que l'on désire obtenir une augmentation de cette épais- seur, ou sa diminution, ou encore sa conservation.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera mieux comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 représente en coupe axiale un premier mode de réa- lisation de l'appareil disposé à l'intérieur du tube pour la formation mé- canique d'un bulbe.
La fig. 2 est une coupe par II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe schématique verticale d'une variante de réalisation d'un appareil agissant par force centrifuge.
La fig. 4 est une coupe verticale d'une autre variante de réa- lisation d'un appareil agissant par force centrifuge.
Sur les fig. 1 et 2, la formation du bulbe par pression inter- ne résulte de l'écartement de matrices convenables.
Pour traiter le tube a, on commence par chauffer la région cy- lindrique de ce tube comprise entre A et B, où l'on veut former un bulbe, pour la porter à une température permettant la déformation du métal. On introduit ensuite, à l'intérieur du tube a, l'appareil d'écartement, cons- titué par un tube b, à grand moment d'inertie et résistant au flambage, à l'intérieur duquel peut coulisser une tige axiale c, résistant à la trac- tion et qui est éventuellement guidée par des manchons d. De mème; des manchons de guidage, tels que c, peuvent éventuellement être prévus entre le tube b et l'intérieur du tube à traiter a.
La tige axiale c se termine par une tète f. Des matrices g par exemple au nombre de quatre sur la figure, mais qui pourraient n'être qu'au nombre de 2, ou au contraire de 8, sont articulées par de fortes bielles h sur la tète f et l'extrémité du tube b. Chaque matrice g porte deux bielles articulées en i. Une de ces bielles est articulée en k sur la tête f, et l'autre bielle est articulée en 1 sur le tube b. On réa- lise ainsi une sorte de genou tel que, lorsque la tige axiale .± se dé- placera dans le sens de la flèche F de la fige l, par rapport au reste du dispositif restant immobile, le rapprochement des axes k et 1provoque-
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ra l'écartement des matrices g.
Celles-ci exerceront alors à l'intérieur du tube une poussée interne dirigée perpendiculairement à l'axe X X du tube a.
Pour effectuer le déplacement de la tige c, on se sert d'un vé- rin, par exemple hydraulique, non représenté, et prenant appui sur la tran- che extérieure du tube b pour tirer sur la tige c dans le sens de la flèche F.
Il est prévu que, concurremment avec cette pression interne des matrices, une compression axiale peut être exercée sur le tube dans le sens de la flèche G de manière à faciliter la formation du bulbe. Cette compression est effectuée par exemple à l'aide d'une presse hydraulique ou organe similaire 1 prenant appui sur une tranche du tube a, dont l'autre tranche bute contre une paroi fixe m. En conjuguant ces deux efforts, à savoir la compression axiale exercée par la presse 1 dans le sens de la flèche G et, d'autre part, la pression interne des matrices g résultant du déplacement de la tige .± dans le sens de la flèche F, on provoque la forma- tion d'un bulbe. Le tube a prend la forme représentée en traits interrompus sur la fig. 1. L'épaisseur de la paroi du tube peut rester constante sur toute la longueur du bulbe.
Si on accentue la pression exercée par la pres- se 1 dans le sens de la flèche G, on peut obtenir un gonflement de la pa- roi du bulbe qui présentera alors une surépaisseur, ou,au contraire, en diminuant la pression exercée par la presse 1, ou même en la remplaçant éventuellement par un effort de traction, on provoquera un amincissement de la paroi du bulbe.
La poussée exercée de l'intérieur du tube par les matrices g est surtout importante au début de l'opération pour amorcer le bulbe. Au lieu d'effectuer cette poussée d'une façon continue, on peut l'effectuer d'une façon discontinue ou même par chocs. Il peut également être néces- saire entre deux opérations successives, de faire tourner à l'intérieur du tube d'un certain angle, par exemple de 45 dans le cas des figures 1 et 2, l'appareil d'écartement de façon que la poussée des matrices g soit ré- partie sur toute la périphérie interne du cylindre a. Le gonflement s'exer- ce alors par une série de poussées successives., avec rotation intercalaire de l'appareil.
On notera que la poussée interne est effectuée par un appareil très simple et très robuste et que les forces mises en jeu s'annulent à 1' intérieur du tube, l'appareil ne nécessitant ni châssis, ni bâti. D'autre part, en exerçant la compression dans le sens axial par la presse hydrau- lique 1 appliquant l'autre tranche,du tube contre la butée m, il n'est plus nécessaire de faire usage de mors encerclant le tube pour provoquer la compression.
Eventuellement, on disposera autour du tube a une matrice n extérieure en deux pièces par exemple, représentée en traits ponctués sur la fig. 1 et dont la cavité correspondra à la forme extérieure que l'on désire donner au bulbe.
Il est indiqué, pendant l'opération de gonflement du bulbe, de refroidir l'appareil d'écartement et l'intérieur du tube a par un jet d' air dans lequel on pulvérisera utilement de l'eau pour empêcher les échauf- fements dangereux.
On peut utiliser également la force centrifuge pour créer la pression interne dirigée perpendiculairement à l'axe du tube.
Un premier mode de réalisation de ce cas est schématiquement représenté en coupe verticale fig. 3. Un galet ou boulet o est porté par une bielle p articulée au bout d'une tige .!1 pouvant être animée d'un rapi- de mouvement de rotation dans le sens de la flèche H. Des manchons tels que e1 peuvent être prévus pour maintenir la tige q dans l'axe du tube à traiter.
Sous l'effet de la rotation, le ou les boulets o montés à l'extrémité de la tige .!1 s'écartent et viennent exercer sur la paroi interne du tube a la
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pression voulue. Là encore, une matrice extérieur a1 peut être prévue pour conformer extérieurement le bulbe final.
Dans une variante,des boulets o1 sont placés simplement à 1' intérieur du tube et supportés par un fond r, pouvant éventuellement cou- lisser à l'intérieur du tube a. Le mouvement de rotation est communiqué à l'ensemble du tube autour de son axe X X , ce qui provoque l'action cen- trifuge des boulets ,21 pour exercer la pression interne voulue. Pendant 1' opération, à mesure que le bulbe se forme, le fond 1: est légèrement déplacé pour que l'action des boulets s'exerce dans l'axe du bulbe.
Avec les deux appareils des fig. 3 et 4, on peut combiner éven- tuellement une compression du tube à traiter .!il. dans le sens de l'axe X X , cette compression étant réalisée comme précédemment, soit par pression à l'aide d'une presse hydraulique 1, soit par rapprochement de deux mors pla- cés de part et d'autre de la région traitée.
Il est également prévu qu'on peut combiner l'action de la force centrifuge avec l'appareil mécanique tel que décrit en regard des fig. 1 et 2. A cet effet, les matrices pourront être montées avec un certain jeu sur leurs axes! de manière à pouvoir s'écarter dans le sens radial et l'ensemble de l'appareil d'écartement b sera monté de façon à pouvoir être animé d'un rapide mouvement de rotation autour de l'axe X X du tube. Le même appareil pourra alors servir pour exercer soit l'action mécanique décrite en regard des fig. 1 et 2, soit l'action centrifuge, soit ces deux actions, l'une alternant avec l'autre.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être apportées à la réalisation de cette invention, sans pour cela sortir de son cadre.
REVENDICATIONS
1 ) Procédé pour fabriquer un bulbe sur un tube de grand dia- mètre, caractérisé en ce que l'on porte la région du tube où l'on veut obte- nir un bulbe à une température permettant la déformation du métal et que l'on exerce, de l'intérieur du tube, en direction perpendiculaire à l'axe de ce tube, une pression sur la paroi interne du tube.
2 ) Procédé comme spécifié sous 1 ) caractérisé en ce qu'on combine la pression interne avec une compression du tube dans le sens de son axe de part et d'autre de la région traitée.
3 ) Mode de réalisation du procédé spécifié sous 1 ) caracté- risé en ce que la pression interne est exercée par l'écartement de matrices disposées à l'intérieur du tube.
4 ) Mode de réalisation du procédé spécifié sous 1 ) caracté- risé en ce que la pression interne est exercée par la force centrifuge grâ- ce à des mouvements de rotation de masses à l'intérieur du tube.
5 ) Appareil pour la réalisation du procédé spécifié sous 3 ) caractérisé par un tube à l'intérieur duquel peut coulisser une tige axiale, des matrices montées de fagon articulée sur l'extrémité du tube d'une part et sur l'extrémité de la tige axiale d'autre part, des moyens étant prévus pour provoquer le coulissement de la tige axiale et assurer l'écartement desdites matrices.
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METHOD AND MACHINE FOR MAKING BULBS ON TUBES OF
LARGE DIAMETER.
It is known that the term "bulb" is a generally symmetrical swelling obtained in the wall of a tube. In the case of tubes of relatively small diameter, for example of the order of 5 cm. and below, with a corresponding wall thickness, of the order of 3 to 4 mm., a symmetrical bulb can be obtained by the process of heating the region of the tube where it is desired to obtain this bulb, then compressing the tube in the direction of its axis to bring the two still cold ends of the tube together. The tube wall then assumes the desired shape in the heated region.
This way of doing things presents difficulties in the event that. we have to process tubes of larger diameters, for example of the order of 10 cm. and above, with corresponding wall thicknesses which exceed one centimeter. Indeed, if we want to obtain a bulb, we cannot indefinitely increase the temperature of the heated region, which must be kept between certain limits which depend on the thickness of the tube and the quality of the steel. . Under these conditions, it would be necessary to exert on the ends of the tube, in order to obtain the formation of the bulb, pressures that are too high for the means available.
It is in order to easily obtain bulbs on so-called “large diameter” tubes of this type that the Applicant has devised the method which is the subject of the present invention, the particularity of which consists in that, in combination or not with axial compression referred to above acting on the tube, an internal thrust is exerted on the heated region from the inside of the tube and in a general direction perpendicular to the axis of this tube.
This internal thrust can be effected by mechanical means constituted, for example, by dies or rollers, which move apart.
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from each other inside the tube, under the effect of an articulated device controlled by hydraulic or other means.
This device can exert either a continuous thrust inside the tube, or a series of discontinuous thrusts or even shocks on the internal wall.
It is expected that these mechanical means can be replaced by pressure means due to centrifugal force, and constituted, for example, by one or more masses moving inside the tube with sufficient centrifugal force, or by a rotation specific to these masses, or by a rotation of the tube itself.
Finally, the two above means can be combined and the spacer rollers can be mounted on a rotating device, allowing these rollers to exert under the effect of centrifugal force, pressure or shocks. wanted.
The combination of these means makes it possible to obtain a symmetrical bulb, or an asymmetrical bulb if the pressure force is varied at different points of the worked region. It is even possible to give the wall of the tube any desired shape, for example a shape which widens regularly, a wavy shape, etc.
The pressure exerted from the inside of the tube on the wall, taken alone or in combination with an axial compression, or even possibly an axial tension, makes it possible to adjust the thickness of the metal in the worked region, depending on what is desired. an increase in this thickness, or its reduction, or even its conservation.
The description which follows, with reference to the accompanying drawings given by way of example, will make it easier to understand the way in which the invention can be implemented.
Fig. 1 shows in axial section a first embodiment of the apparatus arranged inside the tube for the mechanical formation of a bulb.
Fig. 2 is a section through II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a diagrammatic vertical section of an alternative embodiment of an apparatus acting by centrifugal force.
Fig. 4 is a vertical section of another alternative embodiment of an apparatus acting by centrifugal force.
In fig. 1 and 2, the formation of the bulb by internal pressure results from the separation of suitable dies.
To treat the tube a, we start by heating the cylindrical region of this tube between A and B, where we want to form a bulb, to bring it to a temperature allowing the deformation of the metal. Then, inside the tube a, the spacer, consisting of a tube b, with a high moment of inertia and resistant to buckling, is introduced inside which an axial rod c can slide, tensile-resistant and possibly guided by sleeves d. Likewise; guide sleeves, such as c, may optionally be provided between the tube b and the interior of the tube to be treated a.
The axial rod c ends with a head f. Matrices g for example four in number in the figure, but which could be only 2 in number, or on the contrary 8, are articulated by strong connecting rods h on the head f and the end of the tube b . Each die g carries two connecting rods articulated in i. One of these connecting rods is articulated in k on the head f, and the other connecting rod is articulated in 1 on the tube b. A kind of knee is thus produced such that, when the axial rod ± moves in the direction of arrow F of the pin 1, with respect to the rest of the device remaining stationary, the coming together of the axes k and 1 causes -
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ra the spacing of the matrices g.
These will then exert inside the tube an internal thrust directed perpendicular to the axis X X of the tube a.
To move the rod c, use is made of a ram, for example hydraulic, not shown, and bearing on the outer edge of the tube b to pull on the rod c in the direction of the arrow. F.
It is expected that, concurrently with this internal pressure of the dies, axial compression can be exerted on the tube in the direction of arrow G so as to facilitate the formation of the bulb. This compression is carried out for example using a hydraulic press or similar member 1 bearing on a section of the tube a, the other section of which abuts against a fixed wall m. By combining these two forces, namely the axial compression exerted by the press 1 in the direction of the arrow G and, on the other hand, the internal pressure of the dies g resulting from the displacement of the rod. ± in the direction of the arrow F, the formation of a bulb is caused. The tube a takes the form shown in broken lines in FIG. 1. The wall thickness of the tube can remain constant throughout the length of the bulb.
If we increase the pressure exerted by the pressure 1 in the direction of the arrow G, we can obtain a swelling of the wall of the bulb which will then present an extra thickness, or, on the contrary, by reducing the pressure exerted by the bulb. press 1, or even by replacing it optionally with a tensile force, the wall of the bulb will thin.
The thrust exerted from the inside of the tube by the dies g is especially important at the start of the operation to initiate the bulb. Instead of carrying out this thrust continuously, it can be done discontinuously or even by shocks. It may also be necessary, between two successive operations, to rotate inside the tube by a certain angle, for example 45 in the case of Figures 1 and 2, the spacer device so that the pressure of the dies g is distributed over the entire internal periphery of the cylinder a. The swelling is then exerted by a series of successive thrusts, with intercalary rotation of the apparatus.
It will be noted that the internal thrust is effected by a very simple and very robust apparatus and that the forces brought into play cancel each other out inside the tube, the apparatus requiring neither frame nor frame. On the other hand, by exerting the compression in the axial direction by the hydraulic press 1 applying the other section of the tube against the stop m, it is no longer necessary to use jaws encircling the tube to cause the compression.
Optionally, an external matrix n in two parts for example, shown in dotted lines in FIG. 1 and the cavity of which will correspond to the external shape which one wishes to give to the bulb.
It is advisable, during the operation of swelling the bulb, to cool the spacer and the interior of the tube a by a jet of air in which water will be usefully sprayed to prevent dangerous heating. .
Centrifugal force can also be used to create internal pressure directed perpendicular to the axis of the tube.
A first embodiment of this case is schematically represented in vertical section in FIG. 3. A roller or ball o is carried by a connecting rod p articulated at the end of a rod.! 1 can be given a rapid rotation movement in the direction of arrow H. Sleeves such as e1 can be designed to keep the rod q in the axis of the tube to be treated.
Under the effect of rotation, the ball or balls o mounted at the end of the rod.! 1 move apart and exert on the internal wall of the tube at the
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desired pressure. Here again, an external matrix a1 can be provided to conform the final bulb externally.
Alternatively, balls o1 are simply placed inside the tube and supported by a bottom r, which may optionally slide inside the tube a. The rotational movement is imparted to the entire tube around its axis X X, which causes the centrifugal action of the balls, 21 to exert the desired internal pressure. During the operation, as the bulb is formed, the bottom 1: is slightly moved so that the action of the balls is exerted in the axis of the bulb.
With the two devices of fig. 3 and 4, it is possible to combine a compression of the tube to be treated. in the direction of the axis X X, this compression being carried out as above, either by pressure using a hydraulic press 1, or by bringing two jaws placed on either side of the treated region together.
It is also expected that the action of centrifugal force can be combined with the mechanical apparatus as described with reference to FIGS. 1 and 2. For this purpose, the dies can be mounted with a certain play on their axes! so as to be able to move apart in the radial direction and the whole of the spacer device b will be mounted so as to be able to be driven in a rapid rotational movement around the axis X X of the tube. The same device can then be used to exert either the mechanical action described with reference to FIGS. 1 and 2, either the centrifugal action, or these two actions, one alternating with the other.
It goes without saying that modifications of detail can be made to the embodiment of this invention, without going beyond its scope.
CLAIMS
1) Process for manufacturing a bulb on a tube of large diameter, characterized in that the region of the tube where it is desired to obtain a bulb is brought to a temperature allowing the deformation of the metal and that the pressure is exerted on the internal wall of the tube from the inside of the tube, in a direction perpendicular to the axis of this tube.
2) Process as specified under 1) characterized in that the internal pressure is combined with a compression of the tube in the direction of its axis on either side of the treated region.
3) Embodiment of the method specified under 1) characterized in that the internal pressure is exerted by the spacing of dies arranged inside the tube.
4) Embodiment of the process specified under 1) characterized in that the internal pressure is exerted by centrifugal force through rotational movements of masses inside the tube.
5) Apparatus for carrying out the method specified under 3) characterized by a tube inside which an axial rod can slide, dies mounted in an articulated manner on the end of the tube on the one hand and on the end of the axial rod on the other hand, means being provided to cause sliding of the axial rod and ensure the separation of said dies.
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