FR2911805A1 - Portable and dismountable self centering orbital pipe cutter for e.g. nuclear industry, has saddle including gauges arranged in contact with internal or external surface of pipe and assuring concentric positioning between cutter and pipe - Google Patents
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Abstract
Description
-1--1-
La présente invention concerne un coupe tube orbital autocentreur démontable et portable, qui est conçu pour recevoir et supporter tous les outils de sciage, de fraisage ou d'oxycoupage, pour le façonnage des tubes en acier de gros diamètres couramment employés dans les industries nucléaire, chimique et pétrolière. Il se caractérise par une mise en oeuvre très rapide, une forte productivité de coupe, et le même montage permet de découper rapidement les tubes par l'extérieur et par l'intérieur. The present invention relates to a demountable and portable self-centering orbital tube cutter, which is designed to receive and support all tools for sawing, milling or flame cutting, for shaping large diameter steel tubes commonly used in the nuclear industries, chemical and petroleum. It is characterized by a very fast implementation, a high productivity of cut, and the same assembly makes it possible to cut quickly the tubes by the outside and by the interior.
Les scies et molettes coupe-tubes de chantier nécessitent habituellement pour fonctionner d'être portées à la main, ou assujetties au 1.0 tube à couper au moyen d'un montage amovible ; ainsi, les accessoires de montage des coupes tube du commerce font habituellement appel à une sangle, une chaîne ou une couronne formée de deux arcades ouvertes, qui par juxtaposition permettent d'enserrer le tube à couper. Toutefois, ces dispositifs de bridage ne permettent pas d'obtenir rapidement un bon 15 alignement de concentricité des outils du coupe-tube avec le tube, notamment lorsque celui-ci est ovalisé ou déformé. Construction pipe saws and cutters usually require to be carried by hand, or secured to the tube to be cut by means of a removable assembly; thus, the mounting accessories of commercial tube cuts usually use a strap, a chain or a ring formed of two open arches, which by juxtaposition allow to grip the tube to be cut. However, these clamping devices do not make it possible to quickly obtain a good alignment of concentricity of the tools of the pipe cutter with the tube, especially when it is ovalized or deformed.
Notre montage de sciage autocentreur démontable et portable innovant pallie tous ces inconvénients : Dans la présente invention, le coupe-tube est équipé d'un montage de supportage, muni d'un jeu de 20 gabarits présentant une pluralité de rayons qui sont adaptés aux diamètres extérieurs des tubes à découper. Ainsi, pour couper un tube de 1250 millimètres de diamètre, il suffit de sélectionner un jeu de gabarits doubles présentant un rayon de 625 mm, puis assembler à l'aide d'entretoises ces deux gabarits en forme de selle , Our innovative removable and portable self-center sawing system overcomes all these drawbacks: In the present invention, the pipe cutter is equipped with a support assembly, provided with a set of 20 templates having a plurality of spokes which are adapted to the diameters outside cutting tubes. Thus, to cut a tube of 1250 millimeters in diameter, it suffices to select a set of double jigs having a radius of 625 mm, then to assemble these two saddle-shaped jigs with the help of spacers.
25 Cette selle permet de centrer rapidement via les encoches (2) les deux couronnes entretoisées (4) et (5) qui recevront le chariot porte-outils, en position coaxiale avec celle du tube à façonner. 25 This saddle can quickly center via the notches (2) the two braced crowns (4) and (5) which receive the tool carriage, in coaxial position with that of the tube to be shaped.
Cet effet auto centreur est obtenu: - par une selle composée de deux gabarits rayonnés, dont 30 le rayon est égal au demi-diamètre extérieur du tube, - et par l'emploi de quatre vérins télescopiques et de quatre vérins mécaniques, qui exercent sur les patins des forces de friction à la surface du tube afin de maintenir le montage en place, quelque soit sa géométrie plus ou moins déformée. 5 IO 15 20 25 3 0 2911805 -2- This self-centering effect is obtained: by a saddle composed of two radially arranged templates, the radius of which is equal to the outer half-diameter of the tube, and by the use of four telescopic cylinders and four mechanical jacks, which exert on the pads friction forces on the surface of the tube to maintain the mounting in place, whatever its geometry more or less deformed. 2 0 2911805 -2-
Ainsi conçu, ce montage objet de la présente invention présente l'avantage d'être autocentreur, et d'accepter de se fixer sur des tubes très déformés ou ovalisés. En outre, le montage accepte non seulement les tuyaux en position horizontale, mais également les tuyaux en position oblique, ou verticale. Thus designed, this assembly object of the present invention has the advantage of being self-centering, and to accept to attach to highly deformed or ovalized tubes. In addition, the mounting accepts not only the pipes in horizontal position, but also the pipes in oblique or vertical position.
Ce montage est mis en oeuvre dans l'ordre suivant: choix du gabarit adéquat (1) dont les rayons de courbure sont égaux au demi-diamètre du tube à couper (les gabarits sont constitués de deux flancs rayonnés assemblés au moyen d'entretoises fixes ou démontables) ; pose de la selle ainsi constituée sur le dessus du tube à couper, et fixation de cette selle au tube au moyen de deux sangles (7) de sécurité qui sont serrées sur le tube; assemblage de la partie supérieure ouverte du montage (Fig.2) sur la dite selle , les deux entretoises (6) en partie supérieure du montage venant s'emboîter dans les quatre encoches (2) de la selle composée par le gabarit (1) dont les rayons reposent sur le tube ; ce qui produit l'auto centrage de l'ensemble de coupe en position coaxiale avec le tube, le demi-arceau (5) est muni côté outil , d'un secteur denté (8) qui permet d'y indexer un chariot porte-outils orbital (Fig.3) déporté sur un côté, qui vient s'engrener sur ce secteur denté, fermeture de la partie inférieure du montage, constitué de deux couronnes (4) et (5), se refermant au moyen des charnières (3), les dites couronnes comportant chacune deux demi arceaux reliés par des entretoises (6) ; serrage du montage autocentreur sur le tube à couper à l'aide des quatre vérins télescopiques hydrauliques (9) disposés sur la couronne placée sur la couronne (5) du côté outil , et des quatre vérins mécaniques (10) disposés sur l'autre couronne (4), agissant sur huit patins de friction à rotules (11) identiques. 5 15 20 25 30 2911805 -3- This assembly is implemented in the following order: selection of the appropriate template (1) whose radii of curvature are equal to the half-diameter of the tube to be cut (the templates consist of two radiating flanks assembled by means of fixed spacers or dismountable); placing the saddle thus formed on the top of the tube to be cut, and fixing this saddle to the tube by means of two straps (7) of safety which are tightened on the tube; assembly of the open upper part of the assembly (FIG. 2) on the saddle, the two spacers (6) in the upper part of the assembly fitting into the four notches (2) of the saddle composed by the jig (1) whose rays rest on the tube; which produces the self-centering of the cutting assembly coaxially with the tube, the half-hoop (5) is provided on the tool side with a toothed sector (8) for indexing a carriage carrying orbital tools (Fig.3) offset on one side, which meshes with the toothed sector, closure of the lower part of the assembly, consisting of two rings (4) and (5), closing by means of the hinges (3 ), said rings each having two half-arches connected by spacers (6); tightening the self-centering assembly on the tube to be cut using the four hydraulic telescopic cylinders (9) arranged on the ring gear placed on the ring gear (5) on the tool side, and the four mechanical cylinders (10) arranged on the other ring gear (4), acting on eight identical ball-and-socket friction pads (11). 5 15 20 25 30 2911805 -3-
Selon une première caractéristique, le montage présenté fermé Figure 2, se présente sous la forme de deux demi berceaux doubles ouvrants (4), constitués d'arceaux (5) munis d'entretoises solidaires (6), formant ainsi un montage rigide, caractérisé par son association avec une selle de centrage, munie d'au moins deux gabarits rayonnés (1) posés au contact de la génératrice supérieure du tube à couper, sur laquelle deux entretoises (6) quelconques du montage viennent reposer au fond de quatre encoches (2) de centrage de la selle ; ainsi il n'y a plus besoin d'opérer de réglage de concentricité du montage avec l'axe du tube à couper, celui-ci est obtenu automatiquement avec la selle de centrage et sans l'aide des vérins, et les patins ne servent qu'au serrage sur le tube, via les quatre vérins mécaniques, et les quatre vérins hydrauliques, qui suivent automatiquement la forme cylindrique (ou ovalisée) du tube. Ce montage est mis en oeuvre en quatre temps : pose de la selle de centrage sur le tube à couper, et sanglage, - puis positionnement du demi-montage supérieur ouvert dans les encoches (2) de la selle , - fermeture des arceaux inférieurs et bridage de l'ensemble sur le tube à couper à l'aide des vérins agissant sur les patins. - engrènement du chariot porte-outil sur la couronne dentée, et fixation sur la broche hydraulique des accessoires tels qu'une lame de scie circulaire (Fig.3) ; Selon une deuxième caractéristique, la selle de centrage qui est constituée du gabarit (1) reliés par quatre entretoises, dont les deux faces rayonnées sont placées au contact du tube, présentent une dimension caractéristique de leur rayon qui est égal au demi-diamètre extérieur du tube sur lequel elle repose, ce qui procure le centrage ; According to a first characteristic, the assembly shown closed Figure 2, is in the form of two half opening double cradles (4), consisting of arches (5) provided with integral spacers (6), thus forming a rigid assembly, characterized by its association with a centering saddle, provided with at least two radially arranged templates (1) placed in contact with the upper generatrix of the tube to be cut, on which any two spacers (6) of the assembly come to rest at the bottom of four notches ( 2) centering the saddle; Thus there is no longer any need to adjust the concentricity of the assembly with the axis of the tube to cut, it is obtained automatically with the centering saddle and without the help of the cylinders, and the pads are not used that clamping on the tube, via the four mechanical cylinders, and the four hydraulic cylinders, which automatically follow the cylindrical (or oval) of the tube. This assembly is implemented in four stages: placing the centering saddle on the tube to be cut, and strapping, - then positioning the open upper half-assembly in the notches (2) of the saddle, - closing the lower arches and clamping the assembly on the tube to cut with the jacks acting on the pads. - meshing of the tool carriage on the ring gear, and fixing on the hydraulic spindle accessories such as a circular saw blade (Fig.3); According to a second characteristic, the centering saddle which consists of the jig (1) connected by four spacers, whose two radiated faces are placed in contact with the tube, have a characteristic dimension of their radius which is equal to the outside half-diameter of the tube. tube on which it rests, which provides centering;
Selon une troisième caractéristique, les deux faces rayonnées du gabarit (1), placés au contact du tube, présentent une forme caractéristique de leur rayon qui est convexe lorsque le montage vise à scier un tube par l'extérieur (représenté Fig.2), ou concave lorsque le même montage vise à scier un tube par l'intérieur (non représenté) ; 2911805 -4- According to a third characteristic, the two radiated faces of the jig (1), placed in contact with the tube, have a characteristic shape of their radius which is convex when the assembly aims to saw a tube from the outside (shown in FIG. or concave when the same assembly aims to saw a tube from the inside (not shown); 2911805 -4-
Selon une quatrième caractéristique les berceaux doubles (4) sont munis de quatre vérins télescopiques hydrauliques (9) et quatre vérins manuels (10), terminés par des patins qui assurent le maintien en position de l'ensemble par la simple force de frottement exercée sur la surface du 5 tube ; ce qui permet d'accepter des tubes ovalisés ou très déformés ; en outre, ces vérins télescopiques permettent d'adapter le montage coupetube à tous les diamètres de tubes inférieurs au diamètre nominal de 416 mm ; enfin, le coupe-tube peut être déplacé par translation simplement en soulageant temporairement l'effort exercé sur les patins ; According to a fourth characteristic, the double cradles (4) are provided with four hydraulic telescopic cylinders (9) and four manual cylinders (10), terminated by pads which ensure that the assembly is held in position by the simple force of friction exerted on the surface of the tube; which makes it possible to accept oval or highly deformed tubes; in addition, these telescopic cylinders allow to adapt the coupetube assembly to all pipe diameters smaller than the nominal diameter of 416 mm; finally, the pipe cutter can be moved by translation simply by temporarily relieving the force exerted on the pads;
1.0 Selon une cinquième caractéristique, le berceau (5) est indexé lors de son assemblage et muni d'un secteur denté (8) formant une couronne sur l'ensemble de sa périphérie ; ce qui permet à la scie circulaire hydraulique qui est assujettie au chariot (Figure 3), lui-même muni d'une roue dentée entraînée par un moteur d'avance et d'un vérin de plongée hydrauliques, de faire automatiquement le tour du tube à couper : ainsi une seule révolution du chariot-porte-outil autour du tube est suffisante pour couper le tube. According to a fifth characteristic, the cradle (5) is indexed during its assembly and provided with a tooth sector (8) forming a ring over its entire periphery; This allows the hydraulic circular saw which is attached to the carriage (Figure 3), itself equipped with a gear wheel driven by a feed motor and a hydraulic diving cylinder, to automatically go around the tube. to cut: thus a single revolution of the carriage-tool holder around the tube is sufficient to cut the tube.
Selon une sixième caractéristique, le chariot (Figure 3) est muni d'un bras supportant une scie rotative, ce bras déporté présente un encombrement réduit permettant ainsi de couper au raz d'une emboîture, d'une suspente ou à la naissance d'un coude ; en s'approchant à 200 mm seulement d'une paroi pour effectuer la coupe ; According to a sixth characteristic, the carriage (FIG. 3) is provided with an arm supporting a rotary saw, this remote arm has a small footprint thus making it possible to cut at the raz of a socket, a hanger or at the birth of an elbow ; approaching only 200 mm from a wall to make the cut;
Selon une septième caractéristique, le bras déporté est muni d'une tête motorisée oscillante, qui permet d'effectuer en plongée des coupes de tous diamètres et toutes épaisseurs ; et de façonner des gorges de soudures en T et en U qui sont obtenues par des fraises de forme prenant la place de la lame de scie circulaire représentée Fig.3 ; According to a seventh characteristic, the remote arm is provided with an oscillating motorized head, which makes it possible to perform dive cuts of all diameters and thicknesses; and forming T and U-shaped weld grooves which are formed by shaped burs in place of the circular saw blade shown in Fig.3;
Selon une huitième caractéristique, la broche rotative située en bout de bras peut recevoir également une fraise à chanfreiner, une meule d'ébavurage ou de soudage orbital ou une tête à carotter les piquages perpendiculaires. En outre, ces têtes d'usinages peuvent être munies d'un système d'arrosage, notamment pour la découpe du béton ; 2911805 -5- According to an eighth characteristic, the rotary spindle located at the end of the arm can also receive a chamfering cutter, an orbital deburring or welding grinding wheel or a perpendicular tapping head. In addition, these machining heads may be provided with a watering system, in particular for cutting concrete; 2911805 -5-
Selon une neuvième caractéristique, les berceaux-doubles (4) et (5) sont démontables de façon à ce que chaque élément, y compris le chariot (Fig.3), qui pèsent unitairement moins de 25 Kg et tous les composants soient dimensionnés pour pouvoir être manipulés à la main, et passer par 5 un trou d'homme de 410 mm de diamètre, en cas d'utilisation pour le découpage des tubes par l'intérieur ; According to a ninth characteristic, the double cradles (4) and (5) can be dismantled so that each element, including the carriage (FIG. 3), which weighs less than 25 kg per unit and all the components are sized to can be manipulated by hand, and pass through a manhole 410 mm in diameter, when used for cutting tubes from the inside;
Selon une dixième caractéristique, les éléments unitaires constitutifs du montage sont conçus pour passer par un trou d'homme de diamètre égal à 410 mm, ce qui permet le découpage de tubes par l'intérieur; les 10 principes de la selle et du berceau étant conservés par un simple retournement des appuis, la selle ayant dans ce cas des gabarits avec un rayon convexe, et les patins du berceau de forme convexe également, étant dirigés vers l'extérieur ; According to a tenth characteristic, the constituent unit elements of the assembly are designed to pass through a manhole of diameter equal to 410 mm, which allows the cutting of tubes from the inside; the ten principles of the saddle and the cradle being preserved by a simple reversal of the supports, the saddle having in this case jigs with a convex radius, and the skids of the convex-shaped cradle also, being directed outwards;
Selon une onzième caractéristique, le montage est conçu pour 15 convenir à toutes les natures de matériaux constitutifs des tubes : - Tube en acier épais, - Tuyau d'assainissement en ciment, ou en grès - Barre cylindrique ou polygonale, creuse ou pleine ; According to an eleventh characteristic, the assembly is designed to suit all types of constituent materials of the tubes: - Thick steel tube, - Sewerage cement, or sandstone - Cylindrical or polygonal bar, hollow or full;
Selon une douzième caractéristique, le moteur d'entraînement de la scie, le moteur d'avance du chariot et le vérin de descente du bras, sont conçus pour être alimentés par un générateur hydraulique à huile ou à eau surpressée, ce qui permet à l'ensemble de fonctionner sans électricité et dans des environnements inflammables (huile interdite) ou explosifs (électricité interdite) ou à pollution particulaire contrôlée (arrosage exigé des poussières à l'eau). According to a twelfth characteristic, the saw drive motor, the carriage advance motor and the arm lowering cylinder are designed to be powered by a hydraulic oil or overpressure hydraulic generator, allowing set to operate without electricity and in flammable environments (oil prohibited) or explosive (forbidden electricity) or controlled particulate pollution (watering required of water dusts).
Selon le mode de réalisation actuel, l'invention recouvre tous les usages des coupe tubes de chantier qui peuvent être employés : pour un usage dans les centrales nucléaires, pour un usage dans l'industrie chimique, 30 pour un usage dans la raffineries, - pour le façonnage des tubes de pipelines, notamment la coupe et préparation des bords avant soudure ; - à l'aide de tous types d'outils rotatifs du type fraiseuse, montés sur la broche rotative, et pour un usinage à sec ou avec un système d'arrosage. 20 25 5 10 15 20 25 30 35 2911805 -6- According to the present embodiment, the invention covers all the uses of construction pipe cuttings which may be employed: for use in nuclear power plants, for use in the chemical industry, for use in refineries, for shaping pipeline tubes, including cutting and preparing the edges before welding; - using all types of milling-type rotary tools mounted on the rotating spindle, and for dry machining or with a watering system. 20 -5-
Le coupe tube orbital objet de la présente invention est particulièrement destiné au démantèlement en place des tuyauteries en acier se trouvant dans l'industrie, présentant des diamètres de 250mm à 416 mm et plus, et des épaisseurs de paroi de 26 mm, avec une forte productivité : la découpe s'effectuant pour ce cas précis en une seule passe orbitale, en 40 minutes seulement ; (hors temps de mise en place). L'ensemble est alimenté par un groupe hydraulique déporté présentant la caractéristique de produire de l'huile ou de l'eau surpressée. Les dessins annexés illustrent l'invention : - La Figure 1 représente la selle , composée des deux berceaux rayonnés (1) avec ses sangles de maintien (7) détendues ; ainsi que le montage de coupe équipé seulement des deux demi-arceaux supérieurs (4) et (5) reliés par des entretoises (6) présentant les deux charnières (3) ouvertes, La Figure 2 représente montage fermé serré sur le tube à couper, constitué de deux couronnes comportant chacune deux demi-arceaux (4) et (5) reliés par des entretoises (6) ; celle-ci étant conçues pour s'emboîter dans les quatre encoches (2) de la selle auto-centreuse, composée des deux gabarits (1), qui est fixée sur le tube au moyen de deux sangles (7) ; la couronne (5) du côté outil, étant munie d'un secteur denté (8) qui permet d'y indexer un chariot porte-outils orbital (représenté isolément Figure 3) ; en outre, les moyens de serrage du montage sur le tube à couper, sont fournis par 4 vérins télescopiques (9) disposés sur la couronne du côté outil, et 4 vérins mécaniques (10) disposés sur l'autre couronne, agissant sur huit patins de friction identiques (11). - La Figure 3 représente le chariot porte-outils, muni d'un moteur hydraulique d'avance et d'un bras abaissant mu par un vérin hydraulique, équipé d'un moteur hydraulique entraînant une lame de scie circulaire ; La Figure 4 représente un vérin télescopique (9), muni de son patin de friction (11), monté sur rotule. Selon une variante non illustrée, l'ensemble support +coupe-tube objet de la présente invention est approprié pour couper des tubes et des barres de formes carrées, demi-lune ou parallélépipédique, symétriques ou non, dès lors qu'elles sont disposés dans la même configuration en ayant recours à une selle de centrage reposant à l'intérieur ou à l'extérieur du tube. The orbital tube section object of the present invention is particularly intended for the dismantling in place of steel pipes in the industry, having diameters of 250mm to 416 mm and more, and wall thicknesses of 26 mm, with a strong productivity: cutting is done for this specific case in a single orbital pass, in only 40 minutes; (not set up time). The assembly is powered by a remote hydraulic unit with the characteristic of producing oil or water overpressed. The accompanying drawings illustrate the invention: - Figure 1 shows the saddle, consisting of two radiated cradles (1) with its retaining straps (7) relaxed; as well as the cutting assembly equipped only with the two upper half-hoops (4) and (5) connected by spacers (6) having the two hinges (3) open, FIG. 2 represents close-fitting assembly on the tube to be cut, consisting of two rings each having two half-arches (4) and (5) connected by spacers (6); this being designed to fit into the four notches (2) of the self-centering saddle, consisting of two templates (1), which is fixed on the tube by means of two straps (7); the crown (5) on the tool side, being provided with a toothed sector (8) for indexing an orbital tool carriage (shown separately Figure 3); in addition, the clamping means of the mounting on the tube to be cut, are provided by 4 telescopic cylinders (9) arranged on the crown of the tool side, and 4 mechanical jacks (10) arranged on the other ring, acting on eight pads identical friction elements (11). - Figure 3 shows the tool carriage, provided with a hydraulic motor advance and a lowering arm moved by a hydraulic cylinder, equipped with a hydraulic motor driving a circular saw blade; Figure 4 shows a telescopic jack (9), provided with its friction pad (11), mounted on a ball joint. According to a variant not illustrated, the support + tube cutter object of the present invention is suitable for cutting tubes and bars of square, half-moon or parallelepipedal shapes, symmetrical or not, since they are arranged in the same configuration using a centering saddle resting inside or outside the tube.
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