LU83084A1 - Dispositif pour supporter le bain de soudure de premiere passe dans le soudage en bout automatique de tubes - Google Patents

Description

jt j -1 * H ' 1 i! , 1 • " Dispositif pour supporter le bain de soudure de j _ première passe dans le soudage en bout automatique de tubes.

:î La présente invention concerne un dispositif coir- ji prenant des cales en cuivre indépendantes qui, du fait ] 5 qu'elles sont positionnées automatiquement à la fois dans le sens horizontal et dans le sens radial et qu'elles s'adaptent | d'elles-mêmes parfaitement à la circonférence intérieure de tubes ou tuyaiK de diamètres différents sans aucun intervalle entre leurs surfaces en contact, leurs assurent un support 10 efficace du bain de soudure de première passe dans le soudage en bout automatique desdits tubes ou tuyaux.

Il est bien connu que,lorsque l'on effectue la première passe, c'est-à-dire le cordon formant la racine de la soudure, f I a partir de l'extérieur lors du soudage en bout automatique I 15 de tubes., il est nécessaire d'utiliser un dispositif de support arrière disposé dans les tubes devant être soudés en bout à i| l'endroit des bords en contact du chanfrein de soudage, le i rj ;'i| but de ce dispositif de support étant de supporter le bain ce il· soudure qui, sans cela, tomberait dans les tubes dès que les- i 120 dits bords minces d'acier en contact fondent pendant la première passe.

jj Le dispositif de support est généralement monté sur | le dispositif d'accouplement intérieur utilisé pour maintenir | dans une position bout à bout les deux tubes devant être 125 soudés l'un à l'autre afin que, lorsque les deux tubes sont I dans cette position bout à bout, le dispositif de support | précité soit à coup sûr parfaitement centré et repose sur j lesdits bords du chanfrein de soudage.

| Dans l'état présent de la technique, on connaît f.

| 30 déjà deux types différents de dispositifs destinés à être I montés sur les dispositifs d*accouplelftent intérieurs pour le support du bain de soudure de première passe. Le premier type de dispositif connu est formé essentiellement par une bague composée de parties indépendantes en cuivre ayant une longueur | 35 d'un quart ou d'une moitié de circonférence, ces parties éza.:.z | déplacées radialement, cela jusqu'à ce qu'elles reposent sur I la circonférence intérieurt des tubes devant être soudés en bout ï t 2 par des systèmes de poussée radiaux de divers types supportés par le dispositif d'accouplement intérieur. Toutefois, un tel dispositif connu présente une série d'inconvénients dont le principal réside dans le fait que lesdites parties de bague 5 se trouvent en contact latéralement l'une avec l'autre uniquement pour un diamètre déterminé de circonférence qui n'est pas toujours le même que la circonférence intérieure des tubes devant être soudés. Il en résulte que,lorsque l'on déplace radialement ces parties pour qu'elles s'adaptent à ladite 10 circonférence intérieure des tubes, elles s'écartent l'une de l'autre en créant, entre leurs bords en regard, des ouvertures, des fentes ou des intervalles où le bain de soudure n'est plus supporté.

Un autre inconvénient de ce dispositif connu réside dans le fait que lesdites parties indépendantes en cuivre sont trop longues pour pouvoir s'adapter efficacement à la circonférence intérieure des tubes devant être soudés, spécialement lorsque cette circonférence est plus ou moins ovale.

Enfin, un autre inconvénient est dû aux complications 20 de structure entraînées par l'installation dans le dispositif d'accouplement intérieur d'un système de poussée radiale destiné auxdites parties de bague. Tous les inconvénients précités sont pratiquement éliminés dans le second type de I dispositif connu qui utilise en réalité les pistons radiaux i 25 du dispositif d'accouplement intérieur pour le déplacement j - radial et qui peut s'adapter à un plus grand nombre de j - longueurs de circonférence sans créer d'ouvertures ou d'inter- j ‘ valles.

| J Plus spécifiquement, ce dernier dispositif connu est I 30 constitué par un ensemble de cales indépendantes en eu;vre j sensiblement rectangulaires disposées côte a côte sous 2a i forme d'une bague,le long ce leurs surfaces inclinées, et vissées sur un ensemble sous-jacent correspondant de supports de cales qui sont eux-mêmes supportés de façon élastique par 35 ieS pistons raciaux du connecteur intérieur au moyen de ressorts de poussée radiaux.

De cette manière, le déplacement radial des pistons ci .... dispositif d'accouplement intérieur, en coopération avec i

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» 3 i l'action desdits ressorts de poussée axiaux, amène lesdites i , I _ cales à exercer de façon élastique une pression contre la j surface intérieure des tubes devant être soudés, et les cales \ peuvent adapter leur circonférence à la circonférence intê- ] 5 rieure desdits tubes grâce à leur glissement approprié les unes (i par rapport aux autres dans la direction radiale, le long de \ ci jj leurs surfaces en contact inclinées, cela à l'encontre de \ί l'action de leurs ressorts de poussée radiaux, de manière que ο (leur circonférence soit amenée à diminuer ou à augmenter sans 10 entraîner l'apparition d'ouvertures ou d'intervalles, grâce au fait que lesdits bords inclinés restent toujours | mutuellement en contact.

I Toutefois, ce second type de dispositif présente I également des inconvénients. A ce sujet, le glissement radial if 15 précité entre les cales, lors de l'adaptation de celles-ci à fi I la circonférence intérieure des tubes devant être soudés, donne nécessairement lieu à l'apparition de dénivellements ou i gradins entre les cales adjacentes et il se forme donc des ,jj cavités qui sont la cause de défauts de soudage. De plus, la I 20 surface extérieure de la bague formée par lesdites cales | contient les têtes des vis qui fixent les cales aux supports ! de cales sous-jacents respectifs et ceci limite considéra- I blement la face annulaire utile sur laquelle le bain de soudure a peut reposer. Enfin, il va de soi que,pour ne pas créer I 25 d'ouvertures ou d'intervalles dangereux, il faut que le glis- | _ sement radial précité entre les cales soit limité ê l'épais- f seur de la cale , laquelle ne doit pas être trop grande, cela | ayant pour conséquence que le dispositif ne peut s'adapter 1= de lui-même qu'à une gamme limitée de circonférences..

30 La présente invention a pour objet de remédier à ces l derniers inconvénients en procurant un nouveau dispositif i de support de bain de soudure de première passe qui peut être (appliqué à une large gamme de circonférences et qui s'adapte de façon parfaite à la surface intérieure des tubes devant f 35 être soudés non seulement en ne créant pas d'ouvertures ou I d'intervalles, mais en ne créant pas non plus de dér. ivel lerer ts

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| ou cavités et qui présente une large face de support utile I « i pour le bain de soudure.

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On obtient essentiellement ce résultat en utilisant un ensemble de cales indépendantes en cuivre de forme trapézoïdale qui sont fixées, leur»' base«, étant alternativement inversées, à des éléments de support de cales supportés 5 librement par des axes horizontaux solidaires de blocs de support supportés de façon élastique par les pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur au moyen de ressorts de poussée radiaux et qui sont maintenues^de façon élastique et constante;pressées les unes contre les autres à la façon 10 d'une bague le long de leurs côtés inclinés par des ressorts de poussée horizontaux supportés par lesdits axes horizontaux respectifs et agissant de façon alternée sur les faces opposées desdits éléments de support de cales.

De cette manière, non seulement les cales peuvent 15 effectuer un déplacement relatif radial mais également un déplacement relatif horizontal et, du fait de l'action descits ressorts de poussée radiaux et horizontaux, elles se positionnent d'elles-mêmes dans le sens horizontal et dans le sens radial et peuvent facilement s'adapter à différentes circon-20 férences, même d'une forme plus ou moins ovale, sans créer d'intervalles ou de gradins entre les surfaces en contact des cales . Il en est ainsi en raison du fait que, lorsque les cales en cuivre indépendantes se déplacent horizontalement les unes par rapport aux autres par glissement le long de 25 leurs côtés inclinés dans la mesure permise par les ressorts de poussée horizontaux respectifs, elles modifient la circonférence de la bague. En outre, l'inclinaison et la longueur desdits côtés inclinés qui sont en contact et que comportent les cales permettent une large plage de coulissement et, de 30 ce fait, une large variation de ladite circonférence de la bague, ce qui permet à la bague de s'adapter à des tubes dont le diamètre diffère même de + 2 à 3 cm.

De plus, l'action continue desdits ressorts de poussée-horizontaux assure un contact continu entre les diverses ce'-s 35 de sorte qu'il ne peut se former entre celles-ci ni intervalles ni gradins ou dénivellations. Enfin, du fait que les supports de cales,et de ce fait les cales elles-mêmes,sont montes 5 i t conséquent, tourner autour des axes géométriques desdits axes, il va de soi que les diverses cales indépendantes peuvent j . facilement s'adapter à des circonférences de tubes plus ou I moins ovalisés devant être soudés en bout.

5 Fn résumé, le dispositif réalisé selon la présente j invention et destine au support du bain de soudure de première passe dans le soudage automatique en bout de deux tubes maintenus assemblés par l'action de deux ensembles circonférenciels, disposés en regard, de pistons radiaux d'un dispositif d'ac-10 couplement intérieur, le dispositif susvisé de support de bain de soudure comprenant un ensemble de cales indépendantes en cuivre disposées sous la forme d'une bague et fixées respectivement à un ensemble sous-jacent correspondant d'éléments de support de cales qui sont eux-mêmes supportés ! 15 de façon élastique par un desdits ensembles circonférenciels | de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur | précité au moyen de ressorts de poussée radiaux, eoîrcarac- \ térisé par le fait que lesdites cales indépendantes en cuivre j ont une forme trapézoïdale, sont fixées, leur base étant 20 alternativement inversée, à des éléments de support supportés de façon libre par des axes horizontaux solidaires de blocs j de support qui sont eux-mêmes supportés élastiquement par un ΐ desdits ensembles circonférenciels de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur précité à l'aide desdits ’l 25 ressorts de poussée radiaux, et sont maintenus pressées de façon ! élastique et constante les unes contre les autres à la manière '! . d'une bague,]e long de leurs côtés inclinés, par des ressorts ce l poussée horizontaux supportés par lesdits axes horizontaux et | agissant de façon alternée sur les faces opposées desdits l 30 éléments de support de cales.

jj Selon une autre caractéristique de la présente invention, | les cales trapézoïdales en cuivre précitées sont fixées aux I! éléments de support de cales respectifs par des vis qui | pénètrent dans la surface des bases desdites cales.

I 35 De cette manière, la face annulaire utile pour sup- ! porter le bain de soudure de première passe est très grande | car elle n'est pas diminuée par la présence d'éléments metal- | ligues (vis) .

ί * 6 % . On va décrire la présente invention de façon p*lus détaillée en se référant aux dessins annexés qui montrent à titre illustratif et non limitatif un mode de réalisation préféré et sur lesquels : 5 la figure 1 est une vue longitudinale schématique partiellement en coupe de deux tubes ou tuyaux devant être soudés en bout, ces tubes étant maintenus assemblés par un dispositif d’accouplement intérieur sur lequel est monté le dispositif destiné à supporter le bain de soudure; 10 la figure 2 est une vue isométrique à grande échelle de deux éléments constitutifs adjacents du dispositif destiné au support du bain de soudure conformément à la présente invention; la figure 3 est une vue latérale suivant A-A de la 15 figure 2; et la figure 4 est une vue latérale suivant B-B de la figure 2.

En se référant aux figures, on voit que les références I et 2 désignent respectivement deux tuyaux devant être 20 soudés en bout l’un à l'autre au chanfrein circonférentiel 3 et que la référence 4 désigne d'une façon générale le dispositif d'accouplement intérieur muni de deux ensembles cir-conférenciels, disposés en regard l'un de l'autre, de pistons radiaux 5 et 6 respectifs, qui, lorsqu'ils sont pressés 25 radialement contre les surfaces intérieures du tube 1 et du tube 2, respectivement,maintiennent ces tubes centrés et mutuellement assemblés pendant l'opération de soudage. Pour empêcher le bain de soudure de première passe de tomber dans les tubes, un dispositif 7 destiné à supporter ledit bain est 30 monté entre lesdits tubes à l'endroit des bords en contact du chanfrein de soudage 3.

Le dispositif 7 selon la présente invention est constitué essentiellement par un ensemble de cales ou segments indépendants 8 en cuivre, de forme trapézoïdale, ces cales 35 étant disposées côte à côte le long de ]eurs côtés inclinés 9 pour former une bague et étant placées avec leurs bases 10 en II alternativement inversées de manière telle que la petite j base 10 d’une des cales soit adjacente à la grande base 11 ces * 7 i ' deux cales adjacentes et vice versa, corme on peut le voir clairement sur la figure 2.

De façon plus particulière, chaque'cale trapézoïdale 8 en cuivre est montée sur un élément de support de cale 5 sous-jacent 12 auquel elle est fixée à l'aide de vis 13 qui j pénètrent dans la surface 14 de la grande base 11 de la cale J et à l'aide de la vis 15 qui pénètre dans la surface de la j petite base 10 de la cale (voir particulièrement la figure 2). De cette manière, la face annulaire extérieure de la î. ague 10 formée par les cales 8 est entièrement disponible pour supporter le bain de soudure de première passe, étant donné qu'elle n'est pas limitée par la présence d'éléments de fixation métalliques.

L'élément 12 de support de cale est supporté librement 15 par un axe horizontal 17 solidaire d'un bloc de support 18 dans un alésage vertical dans lequel est disposé un piston radial 6 d'un des deux ensembles précités. Ledit bloc de support 18 est poussé radialement vers l'extérieur par un ressort radial 19 de poussée qui agit entre la face inférieure 20 du bloc 18 et un collet 20 du piston 6 et est empêché de s'échapper dudit piston radial 6 par un ëpaulement et une rondelle d'espacement 21 fixés à la tête du piston radial 6 par une vis d'accouplement 22. Sur la face du bloc de support 18 opposée à celle supportant l'axe horizontal 17 est fixée 25 une plaque d'arrêt 23 qui coopère avec une bague d'arrêt 24 que comporte le dispositif d'accouplement intérieur 4 et contre laquelle elle repose pour empêcher toute rotation du bloc de support 18 autour de l'axe du piston radial 6 de manière que ledit Hoc de support 18 ne puisse se déplacer que 30 radialement.

Enfin, ledit élément 12 de support de cale est dimensionné de manière que la cale trapézoïdale 8 soit maintenue dans une position radialement en saillie par rapport a la tête de ladite vis d'accouplement 22 (voir figures 2 et 4), et les 35 cales trapézoïdales 8 en cuivre sont maintenues,de façon élastique et constante?pressées l'une contre l'autre le long j de leurs côtés inclines 9 par des ressorts ce poussée hori- ‘zontaux respectifs 24 qui sont supportés par lesdits axe.- * 8 « horizontaux 17 et sont agencés de manière à agir alternativement sur les faces opposées desdits éléments 12 de support de cale. Plus particulièrement, un ressort 24 est disposé entre la face extérieure 12' d'un support 12 de cale 5 (voir figure 3) et l'écrou de blocage 25 vissé sur l'extrémité libre dudit axe horizontal 17 tandis que, dans le cas de la cale adjacente, le ressort 24 est disposé entre les faces opposées du bloc de support 18 et du support adjacent 12 (voir figure 4) de cale.

10 Le mode de fonctionnement d'un tel dispositif est évident.

Lorsque l'ensemble circonférenciel de pistons radiaux 6 du dispositif d1 accoupiement intérieur 4 est déplacé radia-lement pour bloquer le tube 2, il déplace aussi radialement 15 l'ensemble de cales trapézoïdales 8 en cuivre qui viennent en -contact avec la surface intérieure dudit tube 2 avant les pistons. Au fur et à mesure que les pistons se déplacent radialement pour que leurs têtes 22 viennent exercer une pression contre ladite surface intérieure, non seulement les 20 cales 8 sont pressées élastiquement contre ladite surface intérieure par suite de la compression des ressorts de poussée radiaux 19, mais les cales glissent aussi horizontalement le long de leurs côtés inclinés 9 en contact par suite de la compression de leurs ressorts de compression horizontaux 24 de 25 sorte que la bague qu'elles forment s'adapte à la circonférenee de ladite surface intérieure. En outre, du fait que les ► supports 12 de calesy et par conséquent, les cales 8,sont montés de façon libre sur les axes horizontaux 17 et peuvent, par conséquent, tourner autour des axes géométriques desdits 30 axes, les cales 8 peuvent s'adapter même à des formes ovales de ladite surface intérieure sans former d'intervalles ou de gradins à l'endroit de leurs côtés inclines 4 en contact.

Enfin, du fait que les cales trapézoïdales sont indépendantes et se positionnent d'elles-mêmes à la fois 35 dans le sens horizontal et dans le sens radial, elles peuvent parfaitement former des cercles qui sont ovalisés et/ou ont t des diamètres différents de + 2 a 3 cm.

" ' Il est bien entendu que la description qui précf d-- i 9 i.

\ * n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non I. limitatif et que des variantes ou des modifications per rent y être apportées dans le cadre de la présente invention.

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1. Dispositif pour supporter le bain de soudure de première passe dans le soudage en bout automatique de deux tubes maintenus assemblés par l'action de deux ensembles 5 circonférenciels, disposés en regard, de pistons radiaux d'un dispositif d'accouplement intérieur, le dispositif ce support de bain de soudure utilisé comprenant un ensemble de cales indépendantes en cuivre disposées sous la forme d'une bague et fixées respectivement à un ensemble sous-10 jacent correspondant d'éléments de support de cales qui sont eux-mêmes supportés de façon élastique par un desdits ensembles circonférenciels de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur précité au moyen de ressorts de poussée radiaux, caractérisé par le fait que lesdites cales 15 indépendantes en cuivre ont une forme trapézoïdale, sont fixées à leurs bases alternativement inversées aux éléments de support de cales supportes de façon libre par des axes horizontaux solidaires de blocs de support qui sont eux-mêmes supportés de façon élastique par un desdits ensembles 20 circonférenciels de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur précité au moyen desdits ressorts radiaux de poussée, et sont maintenues de façon élastique l'une contre l'autre le long ce leurs côtés inclinés, en formant une bague, par des ressorts de poussée horizontaux respectifs 25 supportés par lesdits axes horizontaux et agissant alternativement sur les faces opposées desdits éléments de support de cales.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites cales trapézoïdales en cuivre sort 30 fixées aux éléments de support de cales respectifs par dut vis qui pénètrent dans la surface des bases desdites cales· / - t _____ -- * ï