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WO 2012/038623
PCT/FR2011/000522
DISPOSITIF D'AIDE AU TRAVAIL DE TUBES COMPORTANT PLUSIEURS PARTIES
AYANT DES SURFACES HOMOLOGUES ET UN VERROU
L'invention a trait à un dispositif d'aide au travail de tubes.
L'invention s'inscrit dans le cadre général du travail de pièces tubulaires,
que l'on peut
rencontrer par exemple dans des vannes de centrales thermiques, ou encore dans
le
domaine du pétrole, que ce soit pour le forage, l'exploitation, ou encore
l'acheminement.
Le terme "travail" est à prendre ici dans un sens très large comme couvrant
toute
opération réalisée à des fins industrielles sur le tube, qu'il en résulte ou
non une
modification de forme, d'aspect, d'état de surface, de fonction, ou de liaison
avec
d'autres pièces mécaniques. Par exemple, une opération de mesure, et, plus
généralement, toute opération de métrologie, se trouve considérée ici comme un
travail
effectué sur le tube. D'autres travaux que l'on peut effectuer sur des tubes
comprennent,
à titre d'exemple non limitatif, l'assemblage par soudage de tubes entre eux,
le meulage
de la périphérie d'un tube, la découpe d'un tube en tronçons, des tirs de
radiographie,
toute opération de contrôle, en particulier non destructif, et autres.
Pour certains travaux, il est parfois plus avantageux d'attacher les outils au
tube, plutôt
qu'à un poste de travail, par exemple. Cela concerne en particulier les
travaux qui
nécessitent de définir un référentiel lié au tube : soudage des extrémités de
deux tubes
entre elles, mesure/rectification de la circularité d'un tube, découpe d'un
tube en
tronçons, par exemple.
Dans ce cas, on prévoit un flasque qui supporte les outils et qui vient se
fixer autour du
tube. Pour faciliter son installation sur le tube, le flasque peut être
réalisé en deux
pièces, ou plus, assemblées entre elle avec possibilité de déplacement relatif
dans un
plan commun d'une position d'ouverture, où les pièces formant le flasque sont
éloignées
les unes des autres pour permettre l'installation du flasque autour du tube à
travailler, à
une position de fermeture du flasque où lesdites pièces se trouvent réunies
autour du
tube à travailler. Le cas échéant, un dispositif de serrage/verrouillage
immobilisant les
pièces les unes par rapport aux autres peut être actionné dans la position de
fermeture du
flasque.
Le flasque supporte en général des vérins de maintien, répartis sur le
pourtour du
flasque, destinés à supporter le tube à travailler.
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Du fait de la longueur des tubes travaillés, et de leur masse, tout mouvement
du tube, y
compris à ses extrémités, génère au niveau du flasque des efforts très
importants,
lesquels tendent à ouvrir le flasque et/ou à le déformer. Certains efforts
induits par les
travaux sur le tube peuvent également générer de tels efforts sur le flasque.
A titre
d'exemple, il n'est pas rare que les tubes utilisés dans le domaine pétrolier
génèrent dans
certaines conditions de travail des efforts de traction de l'ordre de trente
tonnes suivant
l'axe longitudinal du tube et qui doivent être encaissés par le flasque. Et on
doit éviter
toute déformation du flasque pour garantir la précision du travail.
Les flasques doivent donc être conçus pour résister à de tels efforts. Les
solutions
existantes n'ayant que partiellement donné satisfaction, la Demanderesse s'est
fixé
comme objectif d'améliorer la situation.
Le dispositif proposé comprend un flasque intérieurement évidé comprenant un
jeu de
plaques assemblées entre elles avec possibilité de déplacement relatif dans un
plan
commun jusqu'à une position de fermeture du flasque, dans laquelle lesdites
plaques
sont réunies en une couronne, un dispositif de verrouillage du flasque, et se
trouve
remarquable en ce que les extrémités adjacentes de deux plaques possèdent des
surfaces
homologues formant une liaison par coopération de forme, laquelle liaison est
active au
voisinage de la position de fermeture du flasque, que chaque liaison par
coopération de
forme comprend deux surfaces complémentaires venant en contact mutuel dans la
position de fermeture du flasque, et que le dispositif de verrouillage
comprend au moins
un verrou, actionnable dans cette position de fermeture, chaque verrou
agissant sur les
extrémités adjacentes des plaques pour serrer leurs surfaces complémentaires
de contact
l'une contre l'autre.
Le dispositif proposé est particulièrement résistant aux efforts qui peuvent
survenir sur
le flasque et qui tendent à déplacer les plaques qui le composent les unes par
rapport
aux autres dans la position d'ouverture de ce flasque.
Le dispositif proposé conserve un poids raisonnable, du fait de l'utilisation
de plaques
de faible épaisseur pour la réalisation du flasque, tout en possédant une
résistance
accrue par rapport aux dispositifs de l'état de la technique. D'une part le
dispositif résiste
aux efforts qui tendent à l'ouvrir, d'autre part le flasque présente une
raideur importante
du fait de la présence d'armatures de renfort sur les plaques qui le
composent.
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Des caractéristiques optionnelles du dispositif proposé, complémentaires,
additionnelles
ou de substitution sont énoncées ci-après :
- Chaque plaque comporte à ses extrémités des armatures de renfort, lesdites
surfaces
homologues formant une liaison par coopération de forme étant à chaque fois
disposés
sur les armatures de renfort disposées aux extrémités adjacentes de deux
plaques.
- Chaque plaque comporte en outre une armature de renfort supplémentaire
reliant les
armatures de renfort disposées à ses extrémités.
- Lesdites plaques sont conformées de manière à s'étendre suivant un contour
fermé
dans la position de fermeture dudit flasque, chaque armature de renfort
supplémentaire
s'étendant en longueur suivant une portion dudit contour fermé.
- Lesdites plaques sont conformées de manière à former une couronne dans la
position
de fermeture dudit flasque, chacune des surfaces de contact mutuel se trouvant
disposée
suivant un plan sensiblement radial.
- Chaque liaison par coopération de forme comprend en outre deux surfaces
adjacentes
chacune à une surface de contact mutuel, chaque surface adjacente étant
orientée par
rapport à sa surface de contact voisine de manière à empêcher toute
interférence
surfacique à l'ouverture/fermeture du flasque.
- Une extrémité de plaque est percée d'un passage en correspondance d'un
logement
percé à l'extrémité adjacente d'une plaque voisine, et le verrou comprend un
doigt
s'inscrivant dans la section transversale du passage dans lequel il coulisse
pour s'engager
dans le logement.
- Le passage et le logement sont décalés l'un par rapport à l'autre de façon à
forcer un
appui des surfaces de contact homologues lors de l'actionnement du verrou.
- Les plaques comprennent chacune une armature de renfort disposée en un bord
intérieur desdites plaques.
- Le flasque comporte trois plaques qui peuvent être réunies de manière à
former ladite
couronne.
- Les plaques supportent conjointement un jeu de vérins destinés à maintenir
un tube.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen
de la
description ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une bride externe selon l'invention, en situation de
travail, vue
en perspective isométrique ;
- la figure 2 représente la bride de la figure 1 seule, dans un état fermé,
vue en
perspective isométrique ;
- la figure 3 représente la bride de la figure 2, vue en perspective
isométrique, sous un
angle différent ;
- la figure 4 représente la bride de la figure 3 vue en coupe selon un plan
XY passant
par un point A en regardant dans la direction Z;
- la figure 5 est analogue à la figure 4, en regardant dans la direction
opposée à la
direction Z;
- la figure 6 est analogue à la figure 2, la bride étant dans un état
ouvert ;
- la figure 7 représente un premier élément de châssis pour la bride des
figures 1 à 6,
vu en perspective isométrique ;
- la figure 8 représente un second élément de châssis pour la bride des
figures 1 à 6, vu
en perspective isométrique ;
- la figure 9 représente un troisième élément de châssis pour la bride des
figures 1 à 6,
vu en perspective isométrique ;
- la figure 10A représente un détail X de la figure 8 ;
- la figure 10B représente une partie de détail de la figure 11, dans une
position
verrouillée d'une bride selon l'invention, vue en coupe ;
- la figure 11 représente un détail XI de la figure 6;
- la figure 12 représente isolément un renfort pour l'élément de châssis de la
figure 8,
vu en perspective isométrique ;
- la figure 13 représente isolément un pion de centrage, vu en perspective
isométrique ;
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- la figure 14 représente isolément une languette d'alignement, vue en
perspective
isométrique ;
- la figure 15 représente une première variante de réalisation d'une bride
externe selon
l'invention ;
5 - la figure 16 représente une seconde variante de réalisation d'une bride
externe selon
l'invention ;
- la figure 17 est analogue à la figure 7 pour une variante de réalisation de
bride
externe ;
- la figure 18 est analogue à la figure 8 pour la variante de réalisation
de la figure 17;
- la figure 19 est analogue à la figure 9 pour la variante de réalisation de
la figure 17;
- la figure 20 est analogue à la figure 11 pour la variante de réalisation
de la figure 17 ;
- la figure 21 est analogue à la figure 13 pour la variante de réalisation
de la figure 17.
Les dessins annexés comportent des éléments de caractère certain et pourront,
à ce titre,
non seulement servir à compléter l'invention mais aussi contribuer à sa
définition, le cas
échéant.
Sur la figure 1, on a représenté une bride de soudage d'un type connu 1,
extérieurement
disposée à cheval sur des portions d'extrémités respectives de deux tubes 2
destinés à
être soudés ensemble.
La bride 1 supporte l'outillage nécessaire à la réalisation d'un cordon de
soudure entre
les extrémités des tubes 3, à savoir un jeu de torches de soudage ainsi qu'une
pluralité
d'outils supplémentaires, qui permettent, en combinaison les uns des autres,
de réaliser
des opérations de soudage sur l'ensemble de la longueur d'un pipeline.
On fait maintenant référence aux figures 2 à 6 pour décrire une bride 3
susceptible de
travailler à la manière de la bride de soudage connue 1.
Telle que représentée, la bride 3 est particulièrement adaptée à des
opérations de
soudage à effectuer sur des tubes dont le diamètre est compris entre 4 pouces
et 24
pouces, voire 64 ou 100 pouces. Par conséquent, la bride 1 est adaptée à la
plupart des
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tubes utilisés dans le domaine du pétrole et du gaz, pour l'extraction, le
forage ou
encore la distribution.
Cependant, la bride 3 n'est nullement limitée à cette gamme de diamètres, ni
aux tubes
pétroliers.
D'autre part, la bride 3 n'est pas destinée aux seules opérations de soudage
et peut, non
seulement inclure des outillages supplémentaires, tels que des palpeurs de
mesure par
exemple, mais encore être dépourvue, pour certaines applications au moins, de
torches
de soudure.
Dans tous les cas cependant, la bride 3 supporte des outils destinés au
travail d'un ou
plusieurs tubes et est agencée de manière à venir en prise sur la paroi
extérieure de ces
tubes.
La bride 3 comprend une paire de flasques 5, qui présentent chacun une allure
de
couronne plate et sont maintenus fixement en regard l'un de l'autre par des
traverses 7
en formant un châssis.
Chaque flasque 5 supporte un système de serrage/positionnement destiné à une
portion
d'extrémité d'un tube respectif, lequel système comprend plusieurs vérins de
serrage 9
fixés sur une face du flasque 5 de manière que leur tête s'étende radialement,
dans un
plan parallèle à un plan principal du flasque 5, et dans l'espace central de
celui-ci.
Chaque flasque 5 peut également supporter des capteurs de déplacement (non
représentés), qui permettent de contrôler les mouvements respectifs des vérins
de
serrage 9 de manière synchronisée.
Chaque flasque 5 peut encore supporter un système de guidage destiné à une
portion
d'extrémité d'un tube 2 respectif comprenant une pluralité de supports (non
représentés), tels que des guides à bille, fixés en une position telle qu'ils
s'étendent
radialement en direction du centre du flasque 5, dans un plan parallèle au
plan principal
du flasque 5.
Ainsi équipé, chaque flasque 5 permet de déplacer l'axe central de son tube 2
respectif,
jusqu'à une position prédéfinie, voire de déplacer ce tube 3 suivant sa
direction
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longitudinale. La bride 3 permet d'aligner mutuellement les tubes 2 sur
lesquels elle est
installée, soit sur le diamètre extérieur, soit sur leur diamètre intérieur.
En d'autres termes, telle que décrite, la bride 3 est apte à se fixer sur des
portions
d'extrémités de tubes 2, à aligner ces extrémités, et à les déplacer jusqu'à
venir au
voisinage l'une de l'autre. La bride 3 peut supporter des torches pour souder
ces
extrémités entre elles.
Chaque flasque 5 comprend un jeu de plaques 13 s'étendant chacune suivant un
secteur
angulaire d'une couronne, et reliées entre elles avec possibilité de
pivotement relatif,
dans un plan commun, d'une position d'ouverture du flasque 5 où les plaques
sont
éloignées les unes des autres, à une position de fermeture du flasque 5 où les
plaques 13
sont réunies en une couronne.
Dans le mode de réalisation illustré, chaque flasque 5 comprend une première
plaque
13A qui s'étend sur un secteur angulaire d'environ 180 , une seconde plaque
13B et une
troisième plaque 13C qui s'étendent toutes les deux sur un secteur angulaire
de 90
environ. Chacune de la seconde plaque 13B et de la troisième plaque 13C est
attachée à
une extrémité respective de la première plaque 13A par l'intermédiaire d'une
liaison à
charnière 11, dont l'axe de pivotement est à peu près perpendiculaire au plan
principal
de cette plaque.
En faisant référence à la figure 7, une première plaque 13A de chaque flasque
5
supporte en chacune de ses extrémités une partie femelle 15 de la liaison à
charnière 11,
laquelle partie comprend deux pattes 17 attachées à cette première plaque 13A
par
l'intermédiaire d'une traverse 7. Les pattes 17 font saillie de la traverse 7
de manière que
leur plan principal respectif s'étende parallèlement au plan principal de la
première
plaque 13A.
Chacune des pattes 17 est percée d'un orifice 19, les orifices 19 d'une même
liaison à
charnière 11 se trouvant mutuellement alignés, et s'étendant à peu près
perpendiculairement au plan principal de la première plaque 13A.
En faisant référence aux figures 8 et 9, la seconde plaque 13B et de la
troisième plaque
13C de chaque flasque 5 supportent chacune à l'une de leurs extrémités une
partie mâle
23 de la liaison à charnière 11. Cette partie mâle 23 comprenant un tourillon
25 (non
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représenté sur la figure 9) correspondant aux orifices 19 de la partie femelle
15 et
supporté par un palier de rotation 27, par exemple sous la forme d'un
coussinet.
La bride 3 peut se trouver dans une position ouverte (visible sur la figure 6)
où les
éléments de châssis, formés chacun par l'assemblage de plaques homologues des
deux
flasques 5 et des traverses 7 qui les relient entre elles, sont écartés les
uns des autres ou
une position fermée (visible sur les figures 2 à 5) où ces éléments de châssis
sont réunis
en un châssis d'allure cylindrique, de base circulaire. Le déplacement des
éléments de
châssis les uns par rapport aux autres se fait sous l'action de vérins
d'ouverture/fermeture 28, fixés sur chaque flasque 5.
Chaque flasque 5 supporte un système de verrouillage, actionnable dans la
position de
fermeture du flasque, qui maintient les première 13A, seconde 13B, et
troisième 13C
plaques fixement les unes par rapport aux autres. Les systèmes de verrouillage
des
flasques 5 peuvent être commandés simultanément, ou de manière indépendante
l'un de
l'autre, selon les applications envisagées.
Chacune des première 13A, seconde 13B et troisième 13C plaques supporte sur
son
bord intérieur circulaire une armature de renfort respective sous la forme
d'une pièce
d'allure générale profilée et qui s'étend en longueur suivant une portion de
cercle
correspondant au secteur angulaire de la plaque à laquelle il est attaché, ici
par
boulonnage.
Dit autrement, chaque plaque présente une armature de renfort sous la forme
générale
d'un profilé courbe dont la courbure correspond au bord intérieur de cette
plaque.
Ainsi, chaque première plaque 13A (figure 7) supporte une première armature de
renfort
29A, chaque seconde plaque 13B (figure 9) supporte une seconde armature de
renfort
29B, et chaque troisième plaque 13C (figure 8) supporte une troisième armature
de
renfort 29C.
En faisant référence aux figures 7 à 9, ainsi qu'à la figure 12, chaque
armature de renfort
présente à chacune de ses extrémités une portion élargie 31, les portions
élargies 31
d'une armature étant reliées entre elles par une portion profilée 32, de
section
transversale essentiellement carrée. Chaque portion élargie 31 présente, avec
une
portion élargie 31 adjacente, solidaire d'une plaque voisine, des faces
homologues
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réalisant conjointement une liaison par coopération de forme, active au
voisinage de la
position de fermeture du flasque 5.
Chaque portion élargie 31 présente une première surface d'extrémité 33 et une
seconde
surface d'extrémité 37, planes, qui s'étendent perpendiculairement au plan
principal de
la plaque qui les supporte, et à peu près radialement par rapport à cette
dernière.
Chaque portion élargie 31 présente encore une surface de raccordement 35,
plane
également, qui relie la première surface d'extrémité 33 à la seconde surface
d'extrémité
37.
Par convention, on définit la première face d'extrémité 33 d'une portion
élargie 31
comme la surface d'extrémité située à peu près dans le prolongement de la
portion
profilée 32, tandis que la seconde face d'extrémité 37 se trouve, elle,
radialement
décalée par rapport à cette portion profilée 32.
En faisant référence en outre aux figures 10A, 10B et 11, les portions
élargies 31 qui
coopèrent dans une même liaison, c'est-à-dire qui sont disposées en des
extrémités
adjacentes de plaques voisines d'un même flasque sont agencées de manière à
s'engager
mutuellement dans la position de fermeture du flasque, à savoir :
la première surface d'extrémité 33 d'une portion élargie 31 se trouve en
regard de la première surface d'extrémité 33 de l'autre portion élargie 31;
la seconde surface d'extrémité 37 d'une portion élargie 31 se trouve en
regard de la seconde surface d'extrémité 37 de l'autre portion élargie 31;
les surfaces de raccordement 35 des deux portions élargies se trouvent en
regard l'une de l'autre.
Chaque portion élargie 31 présente un alésage 41 respectif qui est percé à peu
près
radialement et débouche sur la surface de raccordement 35 à peu près
centralement.
Lorsqu'un flasque 5 est ouvert (voir figure 10A par exemple), dans chacune des
liaisons
de ce flasque, l'un des alésages 41 loge un doigt de verrouillage 43, en forme
générale
de cylindre à base circulaire, avec un ajustement autorisant un pivotement du
doigt 43
autour de son axe longitudinal et une translation suivant une direction
parallèle à cet
axe. Chaque doigt 43 est monté sur la tige d'un vérin de verrouillage 45
respectif, lequel
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vérin et fixé sur une plaque correspondante. De préférence, on prévoit une
liaison rotule
entre la tête du vérin de verrouillage 45 et le doigt 43 qu'il déplace.
Lorsqu'un flasque 5 est en position fermée dans chacune des liaisons de ce
flasque, les
portions élargies 31 sont mutuellement engagées, et les vérins de verrouillage
45
5 peuvent être actionnés pour déplacer leur doigt de verrouillage 43
respectif jusqu'à ce
que ce dernier pénètre en partie dans l'alésage 41 d'une portion élargie 41
adjacente
(voir figure 10B par exemple). Lorsque l'ensemble des doigts de verrouillage
43 sont
engagés dans les alésages 41 d'un flasque 5, ce flasque 5 se trouve dans un
état
verrouillé.
10 Les alésages 41 homologues peuvent être légèrement décalés l'un par
rapport à l'autre :
la distance qui sépare l'axe d'un alésage 41 de la seconde surface d'extrémité
37 de la
même portion élargie 31 peut légèrement différer de la distance qui sépare
l'axe de
alésage 41 homologue de la seconde surface d'extrémité 37 homologue. Ainsi,
l'engagement du doigt 43 dans l'alésage homologue 41 provoque une pression de
contact mutuel entre certaines au moins des premières et seconde 37 surfaces
homologues.
Ici, le décalage est tel que l'on assure, en position verrouillée d'un flasque
5, que la
pression de contact en question s'opère entre les secondes surfaces
d'extrémité 37 de
l'ensemble des liaisons de ce flasque. Ceci permet d'obtenir une continuité de
matière
entre les différentes armatures de renfort 29 qui améliore la résistance
mécanique su
flasque.
Par exemple, le décalage en question peut atteindre quelques centièmes de
millimètres,
par exemple 3. Les premières surfaces d'extrémité 33 sont usinées avec des
tolérances
de fabrication qui assurent que le contact est intégralement réalisé entre les
secondes
surfaces d'extrémité 37, c'est-à-dire que les premières surfaces d'extrémité
33 ne
viennent pas en appui l'une contre l'autre lorsque le flasque 5, qu'elles
composent est
verrouillé.
Tels que décrit, les portions élargies 31, les doigts de verrouillage 43 et
les vérins de
verrouillage 45 assurent conjointement une double fonction, à savoir une
fonction de
serrage d'un flasque 5 mettant en appui les plaques qui le composent l'une
contre l'autre
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Il
par l'intermédiaire des secondes surfaces d'extrémité 37, et une fonction de
verrouillage
de ce flasque en position fermée.
A chaque fois, un vérin de verrouillage 45, le doigt 43 qu'il actionne et un
couple de
portions élargies 41 adjacentes forment ce que l'on peut appeler un verrou.
Les secondes surfaces 37 forment les surfaces d'appui mutuel des première 13A,
seconde 13B et troisième 13C plaques d'un même flasque les unes contre les
autres.
En position fermée/verrouillée, les armatures de renfort d'un flasque 5
s'étendent
conjointement suivant un cercle correspondant au bord central de ce flasque 5,
et
forment alors ce que l'on pourrait appeler un anneau de reprise d'efforts.
Chacune des
première 29A, seconde 29B et troisième 29C armatures est reliée mécaniquement
à une
ou plusieurs des traverses 7 par l'intermédiaire de plaques de renforcement
48, qui sont
fixées de manière que leur plan principal s'étende radialement et
perpendiculairement à
la plaque correspondante. Chaque plaque de renforcement 48 présente une
portion
échancrée, ici terminale, venant en butée, sensiblement radialement, avec une
armature
de renfort. Des plaques de renforcement 48 sont disposées à chacune des
extrémités
adjacentes de la seconde plaque 13B et de la troisième plaque 13C. Ces plaques
de
renforcement 48, au voisinage de leur portion échancrée, viennent en appui par
une
grande face principale contre une surface homologue d'une portion élargie 31.
En
option, des plaques de renforcement supplémentaires (non représentées) peuvent
être
prévues, lesquelles présentent une partie recourbée qui vient en prise autour
d'une
portion profilée 32 d'une armature de renfort et s'appuient sur la plaque
correspondante,
ce qui améliore encore la résistance du flasque 5, en épargnant ainsi les
plaques
composant ce flasque. Ces dernières peuvent dès lors présenter une épaisseur
réduite.
Les surfaces de raccordement 35 s'étendent perpendiculairement au plan
principal de la
plaque qui supporte l'armature de renfort correspondante, et sont inclinées,
ici de
manière à s'éloigner du bord circulaire intérieur du flasque 5, pour éviter
tout
phénomène d'interférence à la fermeture/ouverture du flasque 5 correspondant.
En faisant référence aux figures 2 à 7, ainsi qu'à la figure 11, l'un des
flasques 5
supporte un dispositif de guidage pour des outils ou un chariot porte-outils.
Ce dispositif
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de guidage comprend un jeu de rails 49 s'étendant chacun suivant une portion
de cercle
dont l'amplitude angulaire correspond à celle de la plaque qui le supporte.
Chaque rail 49 est supporté sur sa plaque respective par une plaque-support 53
s'étendant de manière correspondante, contre laquelle il vient en appui par
une première
grande face. Chaque plaque-support 53 est elle-même supportée sur une grande
face de
la plaque en question par des colonnes 55 qui s'attachent sur une grande face
opposée à
une grande face en appui contre la première grande face du rail 49
correspondant.
Entre chaque colonne 55 et la plaque-support 53 qu'elle soutient est
intercalée une pièce
élastique, réalisée ici sous la forme d'un cylindre 57 en matière élastique,
par exemple
en caoutchouc. Ceci autorise un déplacement limité du rail suivant six degrés
de liberté.
Chaque colonne 55 munie de son cylindre élastique forme un support élastique
par
l'intermédiaire duquel un rail 49 est, en partie au moins, relié à une plaque
d'un flasque
5.
Le cylindre 57 est un "silentbloc" de la société de droit belge Paulstra (nom
commercial
enregistré). Des éléments souples de type différent (ressorts, rondelles
belleville ou
autres) peuvent être utilisés, en remplacement ou en complément des cylindres
57.
Chaque rail 49 est réalisé sous la forme d'un profilé qui présente une portion
de corps
61, attachée à sa première grande face, et une portion de guidage 63 adjacente
à la
portion de corps 61 et qui présente une grande face libre, opposée à la
première grande
face. Ici, la portion de guidage 63 est plus large que la portion de corps.
En la portion de guidage 63, la grande face libre est bordée de part et
d'autre d'une face
de guidage 64 respective, sous la forme chacune de deux surfaces agencées en
V, propre
à former un tronçon de guidage pour des outils ou des chariots porte-outils.
Les extrémités adjacentes de rails 49 voisins présentent, à chaque fois, des
faces
homologues conformées en une liaison par coopération de forme, active au
voisinage de
la position de fermeture du flasque 5.
Chaque liaison par coopération de forme comprend un pion de centrage 65, qui
fait
saillie d'une surface d'extrémité plane 66, disposée sensiblement radialement
d'un rail
49, et un orifice de centrage 67 ménagé dans une surface homologue 66 d'un
rail 49
voisin. L'ajustement peut être du type H7g6, tel que défini dans les normes
ISO.
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Lorsqu'un flasque 5 est fermé, la liaison par coopération de forme assure le
centrage des
surfaces d'extrémités 66 adjacentes des rails 49 voisins, les unes par rapport
aux autres,
en guidant les rails 49 en question, dans un déplacement par rapport à la
plaque qui les
supporte dans la mesure autorisée par la déformation des cylindres élastiques
57, jusqu'à
une position où ils forment conjointement un chemin de guidage, ici annulaire
(voir
figure 4).
Chaque liaison par coopération de forme comprend en outre une languette
d'alignement
69, faisant saillie de la face d'extrémité plane 66 d'un rail 49 et une
rainure
d'alignement 71 ménagée dans la surface homologue de la face adjacente d'un
rail 49
voisin. Ici, chaque rainure 71 est réalisée en ménageant un évidement sur la
face de la
plaque-support 53 en contact avec le rail 49 supporté, sur une portion
d'extrémité
correspondante de celle-ci.
Lorsque le flasque 5 est fermé, la liaison par coopération de forme assure
l'alignement
des rails 49 les uns par rapport aux autres, plus précisément de leurs bords
de guidage
64, en guidant les rails 49 en question dans un déplacement par rapport à la
plaque qui
les supporte, dans la mesure autorisée par la déformation des cylindres
élastiques.
Les colonnes 55 font saillie des plaques qui les supportent, à peu près
perpendiculairement au plan principal de ces plaques. Les colonnes 55 sont
attachées
par une portion de pied 73 à leur plaque respective et par une portion de tête
75 à une
plaque-support 53 par l'intermédiaire d'un cylindre élastique 57. Les pieds 73
sont
répartis sur un cercle de diamètre légèrement inférieur au diamètre du cercle
sur lequel
les têtes 75 sont réparties.
Ainsi, lorsque le dispositif de serrage/verrouillage du flasque 5 est
actionné, les
cylindres élastiques 57 travaillent en cisaillement et génèrent une pression
de contact
des surfaces planes d'extrémités 66 les unes contre les autres. Ainsi, on
obtient un
système de fermeture du chemin de guidage, indirectement commandé par le
système de
verrouillage du flasque 5, avec un appui sous contrainte des rails 49 les uns
contre les
autres, qui assure l'intégrité nécessaire du chemin de guidage, même dans des
conditions
de chargement de ce chemin, en particulier par les outils ou les porte-outils.
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Les cylindres élastiques sont choisis, dimensionnés et positionnés de manière
à obtenir
une pression de contact d'un niveau prédéfini, qui dépend en grande partie de
la masse
des outils et/ou porte-outils que l'on souhaite guider, et, le cas échéant,
des efforts que
ces outils, en condition de travail, exercent sur le chemin de guidage.
Lorsqu'un pion de centrage 65 est engagé dans l'orifice 67 correspondant, le
positionnement des faces d'extrémités 66 l'une par rapport à l'autre est
assurée. Une fois
la languette 69 engagée dans la rainure 71, l'alignement des surfaces de
guidage 64 des
différents rails 49 est assuré.
En faisant référence à la figure 13, un pion 65 présente une forme de
révolution et
comprend une portion d'extrémité cylindrique 77, destinée à être logée dans
trou
ménagé sur la face d'extrémité 66 d'un rail 49, et une portion hémisphérique
79
adjacente, dont l'extrémité opposée à la portion cylindrique 77 présente un
méplat 81.
En faisant référence à la figure 14, la languette 69 présente une allure
généralement
plate et rectangulaire, et comprend une portion de section transversale
constante 83,
destinée à être emprisonnée entre la première grande face d'un rail 49 et la
plaque-
support 53 correspondante dans un évidemment ménagé sur la grande face
correspondante de cette plaque-support 53 en une portion d'extrémité, et une
portion 85
de section transversale qui se rétrécie progressivement en direction de son
extrémité
libre à la manière d'un coin, en largueur et en épaisseur.
Le profil en forme de double V autorise un support de torches de soudage par
exemple,
mais s'applique à d'autres outils. Lorsque le système de verrouillage est
fermé, les rails
49 sont en appui les uns contre les autres par leurs faces d'extrémité, et
fournissent ainsi
un guidage circulaire complet et précis aux outils et/ou porte-outils.
On assure ainsi une continuité des surfaces de guidage 66 lorsque le flasque 5
est en
position de fermeture, ainsi que leur positionnement, qui sont des
caractéristiques
indispensables à la réalisation d'un chemin de guidage convenable.
En effet, en cas de flexion entre deux rails 49, même légère, les outils ou
les porte-outils
se bloquent en passant d'un rail à l'autre. De manière analogue, un décalage
de deux
rails ferait sauter les outils ou les porte-outils au moment de passer d'un
rail 49 à l'autre,
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dont il résulterait des défauts de soudure en particulier, ou, de manière plus
générale, un
travail imprécis.
Les colonnes 55, dotées de leurs cylindres élastiques 57, forment des supports
déformables élastiquement pour les éléments de rails 49. De tels supports
permettent
5 d'ajuster les rails les uns par rapport aux autres, indépendamment de
l'ajustement des
plaques formant le flasque 5 entre elles. Ceci permet d'usiner les plaques en
question
avec de plus grandes tolérances et d'empêcher que d'éventuelles déformations
sur les
plaques ne résultent en une déformation du chemin de guidage.
Le maintien du chemin de guidage en position fermée est assuré ici, outre le
travail en
10 cisaillement des cylindres élastiques 57, par l'effet de serrage obtenu
grâce au dispositif
de verrouillage décrit. Il faut comprendre que ce maintien peut être obtenu
dès lors
qu'un effet de serrage des plaques les unes contre les autres est obtenu, que
ce soit avec
un dispositif spécifique, y compris de réalisation différente du dispositif de
serrage/verrouillage décrit, un dispositif assurant par ailleurs une fonction
première
15 différente, ou d'une quelconque autre manière. Le choix du dispositif de
serrage
dépendra principalement de la pression de contact nécessaire entre les rails
49. Il faut
comprendre d'une part que les capacités de résistance de la fermeture du
chemin de
guidage dépendent en grande partie de l'intensité du serrage des plaques les
unes contre
les autres, d'autre part, que les exigences de résistance de cette fermeture
peuvent
différer selon les applications envisagées, et en particulier en fonction de
la masse des
outils ou porte-outils supportés.
Par exemple, les vérins de verrouillage tendent eux aussi à serrer les plaques
les unes
contre les autres. Les vérins d'ouverture/fermeture également. L'état de
serrage résultant
des uns et/ou des autres de ces vérins peut conduire à une résistance de la
fermeture du
chemin de guidage suffisante, pour certaines applications au moins. Dans ce
cas, le
dispositif de verrouillage/serrage décrit, bien qu'avantageux en ce qu'il
confère aux
flasques 5 une bonne rigidité tout en leur conservant une masse assez faible,
apparaît
optionnel. Dans d'autres cas, l'effet de serrage obtenu par le dispositif
décrit peut
s'avérer insuffisant et nécessiter un dispositif de fermeture supplémentaire,
y compris
directement monté entre les rails 49 par exemple au moyen de grenouillères.
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Les armatures de renfort décrites sont avantageuses en ce qu'elles permettent
de réaliser
un flasque 5 très rigide sans en augmenter la masse. Pour autant, dans des
applications
où les phénomènes liés à la masse des flasques 5 ne présenteraient que peu
d'importance, on pourrait obtenir une rigidité voisine en utilisant les
plaques plus
épaisses, par exemple.
On a décrit des plaques qui sont assemblées par l'intermédiaire de liaisons à
charnière,
lesquelles autorisent un pivotement des plaques les unes par rapport aux
autres.
L'invention n'est pas limitée à ce type de liaison, mais englobe toutes les
liaisons qui
pourraient permettre à un jeu de plaques formant un flasque d'adopter une
position de
fermeture et une position d'ouverture, quel que soit le mouvement relatif
autorisé par
ces liaisons.
Le chemin de guidage annulaire décrit plus haut est particulièrement adapté au
travail
de pièces de révolution notamment. Pour le travail de pièces mécaniques d'un
type
différent, ou pour des travaux ne nécessitant pas que les outils effectuent un
tour
complet autour de la pièce mécanique, on peut envisager des chemins de guidage
non
fermés, voire de forme presque quelconque.
On fait maintenant référence aux figures 17 à 21 qui montrent une variante de
réalisation de la bride 3 décrite ci-dessus. Cette variante de la bride 3
présente les
particularités suivantes, qui, le cas échéant, peuvent se combiner aux
caractéristiques
décrites en relation ave la bride 3 :
Les faces homologues des extrémités adjacentes de rails 49 voisins présentent
un
orifice de centrage 87 en forme de demi-cylindre, en remplacement de l'orifice
de
centrage 67. Le demi-cylindre est orienté de manière que son axe central soit
perpendiculaire à la grande face libre du rail 49. Ici; l'orifice de centrage
87 débouche
sur la languette 69 d'une part, et sur la grande face libre du rail 49.
Les orifices 87 de deux extrémités de rails 49 adjacentes reçoivent un pion de
centrage 89 commun, de forme cylindrique, en remplacement du pion de centrage
65
hémisphérique.
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Chaque orifice 87 est ménagé dans une pièce rapportée 91, logée dans la face
d'extrémité de son rail 49 respectif. La pièce rapportée 91 est agencée en
tant que pièce
d'usure.
Chaque rail 49 est muni d'une crémaillère 93 qui s'étend le long de celui-ci,
en
dessous de la face de guidage 64 et au-dessus de la plaque-support 53, sur la
périphérie
extérieure du rail 49.
Le châssis est muni d'anneaux de levage 95 qui facilitent son transport.
Certaines au moins des traverses 7 sont pourvues d'une nervure de renfort 97
rapportée, par exemple fixée au moyen de points de soudure 99.
- Certaines au moins des traverses 7 sont pourvues d'un capot 101 en
matériau
glissant, par exemple du type connu sous le nom de "NOFRIX", pour faciliter le
passage
des conduites nécessaires au fonctionnement du dispositif.
Un contacteur de fin de course 103 est prévu derrière chaque vérin de
verrouillage 45 pour s'assurer de la fermeture correcte des verrous.
- Chaque vérin de serrage est monté sur sa plaque respective par une
platine
intermédiaire 105 doté d'une pluralité d'orifices de fixation 107 décalés
radialement.
Cela permet d'adapter la position de montage des vérins de serrage à des
diamètres de
tubes différents.
Certaines des colonnes 65 sont dotées de plusieurs cylindres élastiques 57,
par
exemple deux.
Sur la figure 20, les vérins de serrage 49 sont montrés sans leur tige mobile.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits plus haut, à
titre d'exemple
uniquement, mais englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de
l'art, en
particulier :
- pour d'autres applications la bride 3 peut ne comporter qu'un flasque 5,
comme le
montre la variante de réalisation illustrée sur la figure 15 ;
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- des supports déformables élastiquement pour les rails 49 pourraient être
réalisés sous
des formes différentes, par exemple avec des ressorts, des rondelles
Belleville, et autres,
en remplacement ou en complément des cylindres élastiques.
- les premières et seconde surfaces d'extrémité ne sont pas nécessairement
disposées
radialement par rapport à leur plaque respective, ni perpendiculairement à
cette
dernière;
- dans certaines applications très particulières, on pourrait envisager de
se passer de
doigt de verrouillage, en certaines des liaisons ;
- les doigts de verrouillage 43 pourraient être engagés manuellement, ou du
moins sans
l'utilisation des vérins 45 ;
- chaque flasque pourrait être réalisé en seulement deux plaques ou en plus de
trois
plaques ;
- la bride 3 pourrait ne comporter qu'un unique flasque 5, comme dans la
variante de
réalisation montrée sur la figure 15 par exemple, ou, inversement, comporter
plus de 2
flasques ;
- la bride 3 peut être dépourvue de rails de guidage 49, comme le montre la
variante de
réalisation représentée sur la figure 16, en particulier lorsque l'outillage
nécessaire au
travail du tube n'a pas à être déplacé par rapport à ce dernier ;
- bien que cela apparaisse, pour l'heure, moins intéressant en termes de
résistance, les
armatures de renfort pourraient être éloignées du bord intérieur des flasques
5 ;
- la portion profilée de chaque armature de renfort pourrait être modifiée
légèrement, en
particulier pour répondre en plus à des sollicitations différentes du flasque
;
- le rail 49 peut présenter une section en forme de carré, et/ou être
tubulaire, et/ou
présenter toute autre forme qui permet le guidage ;
- l'appui sous contrainte pourrait être prévu sur les premières surfaces
d'extrémité 33, et
non sur les secondes faces d'extrémité 37;
- des doigts de centrage, par exemple au nombre de trois, qui se déploient
pour venir
s'engager dans le chanfrein habituellement usiné sur la face d'extrémité des
tubes
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peuvent être prévus. Ils sont avantageusement disposés, une fois déployés, au
niveau de
la trajectoire des torches de soudage et/ou des outils se déplaçant sur le
chemin de
guidage;
- des supports à billes peuvent être montés sur les flasques pour centrer de
manière
préalable le châssis, soulager la manutention et/ou faciliter le coulissement
du châssis
par rapport au tube. Par exemple, ces supports à billes permettent de déplacer
le châssis
sur un tube à la main, jusqu'à l'engagement des doigts de centrage dans le
chanfrein du
tube en question. Les billes peuvent être remplacées par des galets.
