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CORPS 'TUBULAIRE .RESISTANT A L USUER ET ,PRESENTANT UNE GRANDE .RESISTANCE MEGANIQUE,' ET PROCEDE POUR SA FABRICATION.
La présente invention se rapporte à des corps tubulaires résistant à l'usure et présentant une grande résistance mécanique, de préférence, en acier permettant la trempe Dans les mines, par exemple, et-plus particuliè- rement dans les mines de charbon, on utilise un procédé de remblayage des ca- vités, qui consiste à injecter ou à insuffler le remblai dans les cavités.
Pour le transport du remblai, on doit utiliser des tuyauteries d'injection ou d'insufflation qui subissent des contraintes très particulières à deux points de vue. Ces tuyauteries doivent présenter, tout d'abord, une grande résistance à l'usure,pour pouvoir s'opposer à l'effet d'abrasion du rem- blai, qui est composé, en partie, de fines et, en partie, de grosses parti- culeso De plus, les tuyauteries doivent pouvoir résister aux contraintes mécaniques qui se présentent chaque fois que la disposition des tuyauteries doit être modifiéeo Il faut également tenir compte du fait que le mineur, par exemple., lorsqu'il doit desserrer des raccords d'accouplement rapide en- tre les différents tronçons de la tuyauterie,travaille très volontiers avec le marteau à frapper devanto
Pour éviter l'usure,
le procédé le plus évident semble être la trempe de la paroi des tuyauteries et, pour les tuyauteries d'insufflation du remblai, on a effectivement déjà utilisé des tuyaux qui, bien qu'ils n'é- taient pas trempés directement, étaient cependant munis d'un revêtement trem- pé ou analogueo On a également tenté des trempes partielles à proximité des points particulièrement exposés, c'est-à-dire aux extrémités des tuyaux, étant donné que l'usure est très grande en ces points de raccordement à cause de la turbulence. Mais il n'est pas possible de tremper la totalité du tuyau, car celui-ci ne présente plus alors la résistance nécessaire aux chocs qui se produisent, par exemple, au cours du transport et de l'installation des tuyauteries De plusles tuyaux s'incurvent et se déforment pendant la trem- pe,
et il n'est alors plus possible de les redressero On se heurte à des dif- ficultés similaires pour les goulottes et/ou les couloirs, également destinés au transport de matériaux plus ou moins réduits en morceaux dans les mines,
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difficultés qu'on a parfois tenté d'éviter en utilisant des moyens similaires à ceux utilisés pour les tuyaux,,
Pour remédier à ces difficultés, l'invention consistera fabriquer les tuyaux ainsi que les goulottes en un acier se prêtant à la trempé, et de prévoir dans la paroi des tuyaux des sections alternativement trempées' et non trempées,, On procède, en général, de telle manière que la section trempée soit plus grande que la section non trempée En particulier,
là mise en oeu- vre peut avoir lieu de façon telle que les sections trempées recoivent une forme annulaireo Une autre possibilité consiste à disposer la zone trempée en hûlicoïde autour de la paroi du tuyau. Au lieu d'un seul hélicoide, on peut également effectuer la trempe en deux hélicoïdes de sens inverses. On obtient de cette façon des degrés de trempe différents suivant que la section est comprise dans une bande de trempe; dans deux bandes, ou en dehors des deux bandes. Ce réseau de sections de dûreté et d'élasticité différentes donne une texture particulièrement souple, qui est insensible aux chocs. Les sections trempées doivent l'être sur toute l'épaisseur.
Il en résulte que la paroi intérieure des tuyaux résiste particulièrement bien à l'usure, et que seul un anneau relativement étroit et tendre,ou une section tendre du réseau, ménagé entre les surfaces résistant à l'usure, est capable de s'user. Au cours du fonctionnement, ces parties tendres s'usent légèrement, de sorte que le remblai transporté n'attaque finalement que les larges surfaces trempées, Malgré cette haute résistance à l'usure, le tuyau est capable de résister é= lastiquement aux contraintes résultant de compressions, de coups et de chocs, de sorte que le risque de ruptures est considérablement diminué pendant le transport des tuyaux, et surtout au cours des déplacements répétés de l'ins- tallation. La fissuration et l'éclatement ne se produisent pas, même sous l'action de coups.
Les trous produits par des contraintes excessives ne peu- vent s'étendre très loin par suite de la constitution non homogène de la pa- roi, et il est donc possible de les réparer facilement.
Si le tuyau s'incurve au cours de la trempe ou ultérieurement sous l'action d'autres agents, il peut être facilement redressé grâce à l'interpo- sition des sections tendres. Ce redressement est possible aussi bien avec un tuyau à sections annulaires qu'avec un tuyau à zones de trempe en héliccï- de simple ou double.
Le rapport à choisir entre les zones de trempe et les zones non trempées dépend de plusieurs facteurs, notamment de la composition de l'acier utilisé, ainsi que des contraintes présumées que doit imposer le remblai à transporter d'une part, et des contraintes extérieures, d'autre part. De pré- férence, on établit par des essais préalables le rapport le plus favorable dans chaque cas d'utilisation. En général, on peut admettre que la résistan- ce à l'usure est d'autant plus grande que la proportion des zones trempées est plus importante par rapport à la totalité de la paroi. La résistance aux contraintes au cours du transport et de l'installation répétée des tuyaux est d'autant plus élevée que l'étendue des sections non trempées intercalées en- tre les zones trempées est plus importante.
Le but des essais préalables con- siste donc à établir la valeur moyenne la plus favorable, ce qui est possible sans difficulté pour chaque cas.
Suivant l'invention, on peut également tremper le tuyau d'un bout à l'autre. Pour protéger ce tuyau contre les coups et les chocs venant de l'extérieur, on engage à force sur ce tuyau trempé d'un bout à l'autre, avant ou après la trempe, des anneaux en matière ne se prêtant pas à la trempe.
Pour ces anneaux, on utilise de préférence un acier doux. Le tuyau lui-même est en acier se prêtant à la trempe. Par un procédé connu et usuel, on le chauffe entièrement, et on le refroidit ensuite brusquement en vue de la trem- pe Les anneaux en acier doux sont montés à chaud et, en général, il est pré- férable de les monter après la trempe. Pour les anneaux à monter de cette manière, on peut également utiliser l'aluminium.
Les anneaux, qui sont séparés axialement les uns des autres par des intervalles appropriés, protègent le tuyau dur et cassant, contre les con= traintes de compression et de choc, et on obtient de cette manière un tuyau
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excellent précisément pour les contraintes qui se présentent lors de son uti- lisation pour l'injection ou l'insufflation du remblaie Au lieu d'utiliser des anneaux répartis sur toute la longueur du tuyau, on peut également glis- ser uniquement sur les extrémité, intégralement trempéesdes manchettes en matière non trempéeo Au lieu de tremper intégralement les extrémité des tuyaux, on peut également les munir simplement de bandes trempées, comme les autres parties du tuyauo
Pour la fabrication des tuyaux, notamment des tuyaux d'injection,
et d'insufflation du remblai comportant des sections alternativement trempées et non trempées, on peut., suivant l'invention, tremper les zones annulaires ou en hélicoïde par un procédé électro-inductif, ces zones étant portées à la température de trempe de l'extérieur et dans toute leur section transver- sale, pour être ensuite refroidies brusquement de l'intérieur ou de l'exté- rieur.
Dans certaines conditions; il peut même être indiqué de refroidir simultanément de l'intérieur et de l'extérieure
Pour le chauffage de la zone de trempe annulaire, on place au- tour du tuyau une bobine d'induction, le chauffage étant alors effectué lors d'un avancement intermittent du tuyau, celui-ci étant immobilisé pour chaque opération de trempeo Si on utilise une bobine,. il ne semble pas né- cessaire en général de faire tourner le tuyau autour de son axe pendant la trempe.
Mais si on utilise une boucle de conducteur chauffant qui n'entou- re le tuyau que sur une partie de sa périphérie, il est bien entendu néces- saire de faire tourner le tuyau autour de son axe pendant le chauffageo
Pour obtenir une zone de trempe en hélicoïde par un procédé con- tinu on utilise une boucle de conducteur chauffant qui n'entoure le tuyau que sur une partie de sa périphérie, et qui se présente d'autre part sous la forme d'un tronçon de l'hélicoïde. De préférence, la boucle du conducteur chauffant, en forme de tronçon d'hélicoide, n'entoure le tuyau que sur la moitié de sa périphérie Le chauffage est alors assuré en communiquant au tuyau et à la boucle de conducteur chauffant un mouvement axial relatif tandis que le tuyau tourne autour de son axe.
En modifiant à volonté la for- me du conducteur de chauffage,le réglage de ce conducteur par rapport à la périphérie ou à l'axe du tuyau, la vitesse d'avancement? ainsi que la vites- se de rotation, on peut régler la largeur de la bande hélicoide trempée et la largeur de la bande non trempée intercalée entre deux bandes hélicoïdes trempées,, On procède d'une manière similaire pour l'obtention de bandes hé- licoïdales doubleso
La trempe par électro-induction permet donc de fabriquer d'une manière extrêmement simple les tuyaux, objet de l'invention, A cet effet, on utilise en général des tuyaux fabriqués à partir d'un acier contenant 0,5 à 0,6% de carboneo Mais il est, bien entendu, possible d'utiliser, des aciers, d'une autre composition, par exemple des aciers plus ou moins alliés,
et on peut également imaginer des modifications concernant la constitution des zo- nes trempées, sans pour cela s'écarter du principe de l'inventiono Par exem- ple, on peut prévoir des zones de trempe qui ne soient pas nettement délimi- tées par rapport aux zones non trempées, et qui se raccordent au contraire avec une dureté progressivement dégradée aux zones non trempée, etc...
La mise en oeuvre du procédé est également possible avec des brû- leurs à gaz., connus en soi pour le chauffage ou la trempe superficielle. A- vec des brûleurs de ce type, on peut en principe procéder comme pour le trai- tement par induction électriqueo Le corps tubulaire en acier se prêtant à la trempe, tels que tuyaux d'injection ou d'insufflation de remblai, manchons tubulaires, axes de pistons, chemises de cylindres, etc.,. dont la surface intérieure doit résister à l'usure et qui doivent par ailleurs présenter une haute résistance mécanique, peuvent être fabriqués de la manière suivante, par une variante de mise en oeuvre du procédé décrit :
En principe, cette fa- brication peut avoir lieu par tous les procédés connus de traitement thermi- que, y compris par conséquent le chauffage électro-inductif et le chauffage par brûleur à gaz, le chauffage électro-inductif étant préférable au moins pour quelques-unes des opérations de chauffage pour l'application du procédé,
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objet de l'invention, On peut notamment chauffer d'abord d'un bout à l'au- tre le corps tubulaire, et le soumettre ensuite, de préférence de l'extérieur, à un deuxième traitement thermique, en cherchant à obtenir-une répartition non uniforme de la température dans la section transversale de la paroi;
sui- vant un plan prédéterminé. Bien entendu, le deuxième traitement thermique est effectué de l'extérieur si le corps tubulaire doit résister à l'usure par sa surface intérieur.
Suivant un mode de mise en oeuvre du procédé, objet de l'inven- tion, il est notamment possible d'obtenir un revenu du corps trempé, en par- tant d'une face, de telle manière que la couche superficielle opposée ne su- bisse pas ce revenu dans une proportion qu'on peut choisir à volonté,-, On ob- tient ainsi un tuyau présentant par exemple, à l'intérieur une surface dure et résistante à l'usuretandis que la surface extérieure est tenaceo En do- sant correctement le rapport entre la couche trempée et la couche non trempée, on obtient un tuyau qui peut également résister aux contraintes mécaniques, en l'espèce aux coups et à la compression., Un tube de ce genre convient, par exemple, parfaitement pour l'injection ou l'insufflation du remblai.
Le revenu à partir de la surface extérieure peut être effectué de façon à pénétrer suivant une courbe ondulée vers la face opposée. De cet- te manière, la cohésion entre les couches trempées et les couches non trempées demeure particulièrement bonne, même sous l'action de contraintes mécaniques telles que coups, compression ou déformation.
Le chauffage électro-inductif, lorsqu'il est utilisé pour le¯revenu, permet, en particulier, d'obtenir d'une manière simple la disposition ondulée des couches entre la zone de revenu et la zone trempée, l'enroulement inducteur étant à cet effet conformé d'une ma- nière appropriée, ou l'énergie électrique appliquée étant graduellement modi- fiée si le procédé est continu, de sorte que le traitement thermique, provo- quant le revenu de la texture agit tantôt profondément., tantôt moins profon- dément. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le deuxième traite- ment thermique peut également être effectué de manière à élever la températu- re de la surface en traitement au-dessus de la température de-trempe.
Lors du refroidissement brusque consécutif, cette surface subit de cette manière une double trempe qui, on le sait, agit favorablement sur la texture de tren= pe. Le chauffage en direction de la surface opposée intervient de telle ma- nière qu'il se forme une zone de revenu d'une grande tenacité entre la cou- che superficielle à double trempe et la couche superficielle non modifiéeo On obtient ainsi un corps tubulaire dont les surfaces intérieures et extérieu- res sont trempées, tandis que la couche intermédiaire de grande ténacité in- tervient afin que le tuyau, ainsi trempé puisse également résister aux con- traintes mécaniques engendrées, par exemple., par des coups. Il en résulte cet avantage particulier qu'une surface reçoit automatiquement une double trem- pe, avec la supériorité précédemment indiquée de ce genre de trempe.
Pour ce ;cas, on applique également de préférence le procédé de chauffage électro- inductif, parce qu'il permet d'une manière particulièrement favorable le con- trôle de la répartition des températureso
Une autre caractéristique du procédé réside dans le fait qu'il est possible, lors du second traitement thermique, de répartir les tempéra- tures dans lé sens axial avec une difformité telle que les sections traitées et non traitées alternent les unes avec les autreso Il résulte de ce proces- sus que le tuyau, trempé initialement d'un bout à l'autre, est soumis graduel- lement au revenu, soit entièrement jusqu'à la face opposée, soit partiellement.,
l'effet du traitement étant alors annulé avant d'atteindre la face opposée Les sections traitées peuvent être délimitées de telle manière par rapport aux sections non traitées que les surfaces de séparation soient orientées perpendiculairement d'une face à l'autre. Mais les surfaces de séparation peuvent également être inclinées, donnant ainsi des sections traitées se présentant sous une forme en coin, si on les examine sur une coupe longitu- dinale du tuyau.
Il est également possible de donner aux sections traités une forme trapézoïdale en coupe longitudinale du tuyau, etc... Il en résul- te un corps tubulaire dont une face est complètement trempée, tandis que la face opposée est trempée par section et présente d'autres sections soumises
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à un revenu D2autre part, il est possible d'obtenir des parois dont les deurx faces présentent des sections alternativement trempées et revenues.
Ces tuyaux convienent également parfaitement à l'injection ou à l'insuf- flation du 'remblaie d'une part, grâce à la trempe totale ou partielle de la face destinée à résister à l'usure, qui leur permet de répondre aux condi- tions nécessaires, et d'autre part, parce que leur ténacité, grâce aux sec- tions soumises au revenu, leur permet de résister aux contraintes engendrées par des coups ou des chocs.
Il y a lieu d'insister sur le fait que tous les procédés de chauf- fage déjà utilisés pour des opérations de ce genre conviennent à la trempe et au revenu.
La trempe complète peut avoir lieu par chauffage au four, à l'ai- de de brûleurs à gaz, ou d'appareils à chauffage électro-inductif, par pas- sage direct d'un courant électrique, etc... Pour le second traitement thermi- que, c'est-à-dire pour le revenu, on utilise le procédé électro-inductif ou le passage direct d'un courant électrique,, Mais ces modes de chauffage élec- triques peuvent également être remplacées par un chauffage à l'aide d'un brûleur.
Bien entendu, sans s'écarter du principe de l'invention on peut imaginer d'autres variantes de constitution des corps tubulaires et de mise en oeuvre des procédés. Ceux-ci ont été plus particulièrement décrits en vue de la fabrication de tuyaux d'injection ou d'insufflation de remblai. Mais on peut également les appliquer à d'autres corps tubulaires de tous genres, pour lesquels on désire obtenir des propriétés similaires à celles que doi- vent présenter les tuyaux d'injection ou d'insufflation de remblai. On peut fabriquer par exemple de,cette manière des chemises de cylindres, des axes de pistons, des matrices, des manchons tubulaires9 des cylindres creux, etc,,...
Ces procédés s'appliquent également aux goulottes qui se prêtent logiquement aux opérations décrites pour les tuyaux.
REVENDICATIONS.
1.- Corps tubulaire, tel que tuyau ou goulotte, pour le trans- port de matériaux en morceaux ou en grains, et plus particulièrement tuyau pour l'injection ou l'insufflation de remblai dans les mines., caractérisé En ce que la paroi du corps tubulaire, en acier se prêtant à la trempeprésen- te des sections alternativement trempées et non trempées.
2. -Modes, de réalisation de ce corps tubulaire, présentant les particularités conjugables suivantes a) les sections trempées se présentent sous la forme d'anneaux, d'un hélicoïde ou de deux hélicoïdes de sens inverses et de préférence de mê- me pas. b) La paroi du tuyau est trempée sur toute son,épaisseur et des anneaux en matière tendre, ne se prêtant pas à la trempe,sont emmanchées sur le tuyau avant ou après la trempe. c) Une manchette en matière non trempée est emmanchée sur une ex- trémité intégralement trempée du tuyau.
3.- Procédé pour la fabrication de ce corps tubulaire, caracté- risé en ce que les parties annulaires ou hélicoïdales sont portées de l'ex- térieur à la température de trempe par chauffage électro-inductif ou à l'ai- de de brûleurs à gaz, ces parties étant ensuite refroidies brusquement de l'in- térieur et/ou de l'extérieur.
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