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WO2012038623A1 - Dispositif d'aide au travail de tubes comportant plusieurs parties ayant des surfaces homologues et un verrou - Google Patents

Dispositif d'aide au travail de tubes comportant plusieurs parties ayant des surfaces homologues et un verrou Download PDF

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Publication number
WO2012038623A1
WO2012038623A1 PCT/FR2011/000522 FR2011000522W WO2012038623A1 WO 2012038623 A1 WO2012038623 A1 WO 2012038623A1 FR 2011000522 W FR2011000522 W FR 2011000522W WO 2012038623 A1 WO2012038623 A1 WO 2012038623A1
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WO
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flange
plates
plate
closed position
adjacent
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2011/000522
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-François DAGENAIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Serimax SAS
Original Assignee
Serimax SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Serimax SAS filed Critical Serimax SAS
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Priority to BR112013006681A priority patent/BR112013006681A2/pt
Priority to AU2011306787A priority patent/AU2011306787B2/en
Priority to CA2811383A priority patent/CA2811383A1/fr
Priority to US13/825,478 priority patent/US20130264761A1/en
Publication of WO2012038623A1 publication Critical patent/WO2012038623A1/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes

Definitions

  • the invention relates to a device for assisting the work of tubes.
  • the invention is part of the general framework of the work of tubular parts, which can be encountered for example in valves of thermal power plants, or in the field of oil, whether for drilling, operation, or the routing.
  • work is to be understood here in a very broad sense as covering any operation carried out for industrial purposes on the tube, whether or not resulting from a change in shape, appearance, surface condition, function, or linking with other mechanical parts.
  • a measurement operation and, more generally, any metrology operation, is considered here as a work performed on the tube.
  • Other work that can be done on tubes include, by way of non-limiting example, the assembly by welding tubes together, grinding the periphery of a tube, cutting a tube into sections, X-ray shots, any control operation, in particular nondestructive, and others.
  • a flange which supports the tools and which is fixed around the tube.
  • the flange can be made in two pieces, or more, assembled between it with the possibility of relative displacement in a common plane of an open position, where the parts forming the flange are distant one others to allow the installation of the flange around the tube to work, a closed position of the flange where said parts are gathered around the tube to work. If necessary, a clamping / locking device immobilizing the parts relative to each other can be actuated in the closed position of the flange.
  • the flange generally supports holding cylinders, distributed around the periphery of the flange, for supporting the tube to work. Due to the length of the tubes worked, and their mass, any movement of the tube, including at its ends, generates at the flange very large forces, which tend to open the flange and / or deform. Some efforts induced by the work on the tube can also generate such efforts on the flange. For example, it is not uncommon for the tubes used in the petroleum field to generate under tensile working conditions tensile forces of the order of thirty tons along the longitudinal axis of the tube and which must be cashed by the flask. And we must avoid any distortion of the flange to ensure the accuracy of work.
  • the proposed device comprises an internally hollow flange comprising a set of plates assembled together with the possibility of relative displacement in a common plane to a closure position of the flange, wherein said plates are joined together in a ring, a locking device of the flange, and is remarkable in that the adjacent ends of two plates have homologous surfaces forming a connection by shape cooperation, which connection is active in the vicinity of the closure position of the flange, that each connection by form cooperation comprises two complementary surfaces coming into mutual contact in the closed position of the flange, and that the locking device comprises at least one latch, operable in this closed position, each latch acting on the adjacent ends of the plates to clamp their complementary contact surfaces; against each other.
  • the proposed device is particularly resistant to the forces that may occur on the flange and tend to move the plates that compose it relative to each other in the open position of the flange.
  • the proposed device retains a reasonable weight, because of the use of thin plates for the embodiment of the flange, while having an increased strength compared to devices of the state of the art. On the one hand, the device withstands the forces that tend to open it, on the other hand the flange has a significant stiffness due to the presence of reinforcing reinforcements on the plates that compose it.
  • Optional features of the proposed device, complementary, additional or substitution are set out below:
  • Each plate has reinforcing reinforcements at its ends, said homologous surfaces forming a connection by shape cooperation being each time arranged on the reinforcing plates disposed at the adjacent ends of two plates.
  • Each plate further comprises an additional reinforcing armature connecting the reinforcement plates disposed at its ends.
  • each additional reinforcing armature extending in length along a portion of said closed contour.
  • Each form-cooperative connection further comprises two surfaces each adjacent to a mutual contact surface, each adjacent surface being oriented relative to its neighboring contact surface so as to prevent any surface interference to the opening / closing of the flange.
  • a plate end is pierced with a passage in correspondence of a housing pierced at the adjacent end of a neighboring plate, and the lock comprises a finger in the cross section of the passage in which it slides for s to engage in housing.
  • the passage and the housing are offset relative to each other so as to force a support of the mating contact surfaces during actuation of the lock.
  • the plates each comprise a reinforcing armature disposed at an inner edge of said plates.
  • the flange comprises three plates that can be joined to form said ring.
  • FIG. 1 represents an external flange according to the invention, in working situation, isometric perspective view
  • - Figure 2 shows the flange of Figure 1 alone, in a closed state, isometric perspective view
  • FIG. 3 represents the flange of FIG. 2, isometric perspective view, at a different angle
  • Figure 4 shows the flange of Figure 3 sectional view along an XY plane passing through a point A looking in the direction Z;
  • Figure 7 shows a first frame member for the flange of Figures 1 to 6, seen in isometric perspective;
  • FIG. 8 shows a second frame member for the flange of Figures 1 to 6, seen in isometric perspective;
  • FIG. 10A represents a detail X of FIG. 8;
  • FIG. 10B shows a detail portion of Figure 1 1, in a locked position of a flange according to the invention, sectional view;
  • Figure 1 1 shows a detail XI of Figure 6
  • FIG. 12 represents in isolation a reinforcement for the frame element of FIG. 8, seen in isometric perspective;
  • FIG. 13 represents, in isolation, a centering pin, seen in isometric perspective
  • FIG. 14 represents, in isolation, an alignment tab, viewed in isometric perspective
  • FIG. 15 represents a first variant embodiment of an external flange according to the invention
  • FIG. 16 represents a second variant embodiment of an external flange according to the invention
  • Figure 17 is similar to Figure 7 for an alternative embodiment of the outer flange
  • FIG. 21 is similar to FIG. 13 for the variant embodiment of FIG. 17.
  • FIG 1 there is shown a welding flange of a known type 1, externally disposed on respective end portions of two tubes 2 to be welded together.
  • the flange 1 supports the tooling necessary for producing a weld bead between the ends of the tubes 3, namely a set of welding torches as well as a plurality of additional tools, which, in combination, allow some of the others, to perform welding operations over the entire length of a pipeline.
  • FIGS. 2 to 6 describe a flange 3 capable of working in the manner of the known welding flange 1.
  • the flange 3 is particularly suitable for welding operations to be performed on tubes whose diameter is between 4 inches and 24 inches, or even 64 or 100 inches. Therefore, flange 1 is suitable for most tubes used in the field of oil and gas for extraction, drilling or distribution.
  • the flange 3 is not limited to this range of diameters, nor to the petroleum tubes.
  • the flange 3 is not intended solely for welding operations and may not only include additional tools, such as measurement probes, for example, but may also be devoid of torches for at least some applications. Welding.
  • the flange 3 supports tools for working one or more tubes and is arranged to engage the outer wall of these tubes.
  • the flange 3 comprises a pair of flanges 5, which each have a shape of a flat crown and are fixedly fixed opposite one another by cross members 7 forming a frame.
  • Each flange 5 supports a clamping / positioning system for an end portion of a respective tube, which system comprises a plurality of clamping jacks 9 fixed on one face of the flange 5 so that their head extends radially, in a plane parallel to a main plane of the flange 5, and in the central space thereof.
  • Each flange 5 can also support displacement sensors (not shown), which control the respective movements of the clamping cylinders 9 in a synchronized manner.
  • Each flange 5 can still support a guide system for an end portion of a respective tube 2 comprising a plurality of supports (not shown), such as ball guides, fixed in a position such that they extend radially towards the center of the flange 5, in a plane parallel to the main plane of the flange 5.
  • a plurality of supports not shown, such as ball guides, fixed in a position such that they extend radially towards the center of the flange 5, in a plane parallel to the main plane of the flange 5.
  • each flange 5 makes it possible to move the central axis of its respective tube 2, to a predefined position, or even to move this tube 3 in its direction longitudinal.
  • the flange 3 makes it possible to mutually align the tubes 2 on which it is installed, either on the outer diameter or on their inside diameter.
  • the flange 3 is able to be fixed on end portions of tubes 2, to align these ends, and to move them to come close to one another .
  • the flange 3 can support torches for welding these ends together.
  • Each flange 5 comprises a set of plates 13 each extending along an angular sector of a ring, and interconnected with possibility of relative pivoting, in a common plane, of an open position of the flange 5 where the plates are spaced apart from each other, at a closed position of the flange 5 where the plates 13 are joined in a ring.
  • each flange 5 comprises a first plate 13A which extends over an angular sector of about 180 °, a second plate 13B and a third plate 13C which both extend over an angular sector of About 90 °.
  • Each of the second plate 13B and the third plate 13C is attached to a respective end of the first plate 13A via a hinge connection 11 whose pivot axis is approximately perpendicular to the main plane. of this plate.
  • a first plate 13A of each flange 5 supports at each of its ends a female portion 15 of the hinge connection January 1, which portion comprises two lugs 17 attached to the first plate 13A through 7.
  • the tabs 17 protrude from the cross member 7 so that their respective main plane extends parallel to the main plane of the first plate 13 A.
  • Each of the legs 17 is pierced with an orifice 19, the orifices 19 of the same hinged connection 1 1 being mutually aligned, and extending approximately perpendicular to the main plane of the first plate 13A.
  • each flange 5 each support at one of their ends a male portion 23 of the hinged connection 1 1.
  • This male part 23 comprising a trunnion 25 (no shown in Figure 9) corresponding to the orifices 19 of the female part 15 and supported by a rotational bearing 27, for example in the form of a bearing.
  • the flange 3 can be in an open position (visible in FIG. 6) where the frame members, each formed by the assembly of homologous plates of the two flanges 5 and crosspieces 7 which connect them to one another, are spaced apart. another or a closed position (visible in Figures 2 to 5) where these frame elements are combined in a cylindrical-shaped frame, circular base. The displacement of the frame elements relative to each other is under the action of opening / closing cylinders 28, fixed on each flange 5.
  • Each flange 5 supports a locking system, operable in the closed position of the flange which holds the first 13A, second 13B, and third 13C plates fixed relative to each other.
  • the locking systems of the flanges 5 can be controlled simultaneously, or independently of one another, depending on the intended applications.
  • Each of the first 13A, second 13B and third 13C plates supports on its circular inner edge a respective reinforcing reinforcement in the form of a generally contoured piece of profile and which extends in length along a portion of a circle corresponding to the angular sector of the plate to which he is attached, here by bolting.
  • each plate has a reinforcing reinforcement in the general form of a curved profile whose curvature corresponds to the inner edge of this plate.
  • each first plate 13A (FIG. 7) supports a first reinforcing reinforcement 29A
  • each second plate 13B (FIG. 9) supports a second reinforcing reinforcement 29B
  • each third plate 13C (FIG. 8) supports a third reinforcement reinforcement 29C. .
  • each reinforcing reinforcement has at each of its ends an enlarged portion 31, the widened portions 31 of an armature being interconnected by a profiled portion 32, of essentially square cross section.
  • Each enlarged portion 31 has, with an enlarged portion 31 adjacent, secured to a neighboring plate, homologous faces cooperatively forming a connection by shape cooperation, active in the vicinity of the closed position of the flange 5.
  • Each enlarged portion 31 has a first end surface 33 and a second end surface 37, flat, which extend perpendicular to the main plane of the plate which supports them, and approximately radially relative to the latter.
  • Each enlarged portion 31 also has a planar connecting surface 35 which also connects the first end surface 33 to the second end surface 37.
  • first end face 33 of an enlarged portion 31 is defined as the end surface located approximately in the extension of the profiled portion 32, whereas the second end face 37 is radially offset relative to this profiled portion 32.
  • the enlarged portions 31 which cooperate in the same connection, that is to say which are arranged at adjacent ends of neighboring plates of the same flange, are arranged in so as to engage one another in the closed position of the flange, namely: the first end surface 33 of an enlarged portion 31 is facing the first end surface 33 of the other enlarged portion 31; the second end surface 37 of an enlarged portion 31 is facing the second end surface 37 of the other enlarged portion 31; the connecting surfaces 35 of the two enlarged portions are opposite one another.
  • Each enlarged portion 31 has a respective bore 41 which is drilled approximately radially and opens onto the connecting surface 35 approximately centrally.
  • a flange 5 is open (see FIG. 10A for example)
  • one of the bores 41 houses a locking pin 43, in the general shape of a cylinder with a circular base, with an adjustment allowing a pivoting of the finger 43 about its longitudinal axis and a translation in a direction parallel to this axis.
  • Each finger 43 is mounted on the rod of a respective locking cylinder 45, which cylinder and attached to a corresponding plate.
  • the enlarged portions 31 are mutually engaged, and the locking cylinders 45 can be actuated to move their respective locking finger 43 until the latter enters partly in the bore 41 of an enlarged portion 41 adjacent (see Figure 10B for example).
  • the set of locking fingers 43 are engaged in the bores 41 of a flange 5, this flange 5 is in a locked state.
  • the homologous bores 41 may be slightly offset relative to one another: the distance between the axis of a bore 41 of the second end surface 37 of the same enlarged portion 31 may be slightly different from the distance separating the homologous bore axis 41 from the second homologous end surface 37.
  • the engagement of the finger 43 in the homologous bore 41 causes a mutual contact pressure between at least some of the first and second 37 homologous surfaces.
  • the offset is such that it ensures, in the locked position of a flange 5, that the contact pressure in question takes place between the second end surfaces 37 of all the links of the flange. This makes it possible to obtain a continuity of material between the various reinforcing reinforcements 29 which improves the mechanical strength of the flange.
  • the offset in question can reach a few hundredths of a millimeter, for example 3.
  • the first end surfaces 33 are machined with manufacturing tolerances that ensure that the contact is made integrally between the second end surfaces 37, c that is, the first end surfaces 33 do not bear against each other when the flange 5 which they compose is locked.
  • the enlarged portions 31, the locking fingers 43 and the locking cylinders 45 jointly provide a dual function, namely a clamping function of a flange 5 bearing the plates that make it up against one another. 'other via the second end surfaces 37, and a locking function of this flange in the closed position.
  • a locking cylinder 45, the finger 43 that operates and a pair of enlarged portions 41 adjacent form what can be called a lock.
  • the second surfaces 37 form the mutual bearing surfaces of the first 13A, second 13B and third 13C plates of the same flange against each other.
  • each of the first 29A, second 29B and third 29C armatures is mechanically connected to one or more cross members 7 by means of reinforcement plates 48, which are fixed so that their main plane extends radially and perpendicularly to the corresponding plate .
  • Each reinforcing plate 48 has an indented portion, here terminal, abutting, substantially radially, with a reinforcing reinforcement. Reinforcing plates 48 are disposed at each of the adjacent ends of the second plate 13B and the third plate 13C.
  • reinforcement plates 48 in the vicinity of their indented portion, abut with a large main face against a homologous surface of an enlarged portion 31.
  • additional reinforcing plates may be provided which have a curved portion which engages around a profiled portion 32 of a reinforcing reinforcement and rest on the corresponding plate, thereby improving again the resistance of the flange 5, thus sparing the plates making up this flange. The latter can therefore have a reduced thickness.
  • the connecting surfaces 35 extend perpendicular to the main plane of the plate which supports the corresponding reinforcement armature, and are inclined, here so as to move away from the inner circular edge of the flange 5, to avoid any interference phenomenon closing / opening the corresponding flange 5.
  • one of the flanges 5 supports a guide device for tools or a tool carriage.
  • These measures guide comprises a set of rails 49 each extending in a portion of a circle whose angular amplitude corresponds to that of the plate that supports it.
  • Each rail 49 is supported on its respective plate by a support plate 53 extending correspondingly, against which it bears by a first large face.
  • Each support plate 53 is itself supported on a large face of the plate in question by columns 55 which attach to a large face opposite to a large face bearing against the first major face of the corresponding rail 49.
  • each column 55 and the supporting plate 53 that it supports is interposed an elastic piece, here made in the form of a cylinder 57 of elastic material, for example rubber. This allows a limited displacement of the rail following six degrees of freedom.
  • Each column 55 provided with its elastic cylinder forms an elastic support through which a rail 49 is at least partially connected to a plate of a flange 5.
  • the cylinder 57 is a "silentbloc" of the company under Belgian law Paulstra (registered trade name). Flexible elements of different type (springs, belleville washers or others) can be used, replacing or in addition to the cylinders 57.
  • Each rail 49 is in the form of a profile which has a body portion 61, attached to its first large face, and a guide portion 63 adjacent to the body portion 61 and which has a large free face, opposite to the first big face.
  • the guide portion 63 is wider than the body portion.
  • the large free face is bordered on either side of a respective guide face 64, in the form of each of two surfaces arranged in a V-shaped manner, suitable for forming a guide section for tools or tool carts.
  • adjacent ends of adjacent rails 49 have, in each case, homologous faces shaped in a shape-cooperation connection, active in the vicinity of the closed position of the flange 5.
  • Each form-fitting connection comprises a centering pin 65, which protrudes from a flat end surface 66, arranged substantially radially of a rail 49, and a centering orifice 67 formed in a homologous surface 66 of a 49 rail neighbor.
  • the adjustment may be of the type H7g6, as defined in the ISO standards.
  • Each form cooperating connection further comprises an alignment tongue 69 protruding from the flat end face 66 of a rail 49 and an alignment groove 71 formed in the homologous surface of the adjacent face of a 49 rail neighbor.
  • each groove 71 is made by providing a recess on the face of the support plate 53 in contact with the supported rail 49, on a corresponding end portion thereof.
  • the form-fitting connection ensures the alignment of the rails 49 with respect to each other, more precisely their guide edges 64, by guiding the rails 49 in question in a displacement relative to the plate that supports them, to the extent allowed by the deformation of the elastic cylinders.
  • the columns 55 project from the plates which support them, approximately perpendicular to the main plane of these plates.
  • the columns 55 are attached by a foot portion 73 to their respective plate and by a head portion 75 to a support plate 53 via an elastic cylinder 57.
  • the feet 73 are distributed over a circle of slightly diameter. less than the diameter of the circle on which the heads 75 are distributed.
  • the elastic cylinders are chosen, dimensioned and positioned so as to obtain a contact pressure of a predefined level, which depends to a large extent on the mass of the tools and / or tool holders which it is desired to guide, and, where appropriate, where appropriate, efforts that these tools, in working condition, exert on the guide path.
  • a pin 65 has a shape of revolution and comprises a cylindrical end portion 77, intended to be housed in a hole formed on the end face 66 of a rail 49, and a hemispherical portion. 79, the end opposite the cylindrical portion 77 has a flat 81.
  • the tongue 69 has a generally flat and rectangular shape, and includes a constant cross-sectional portion 83, intended to be trapped between the first major face of a rail 49 and the corresponding support plate 53. in an obviously arranged on the large corresponding face of this support plate 53 in an end portion, and a portion 85 of cross section which narrows gradually towards its free end in the manner of a corner, in width and in thickness.
  • the profile in the form of double V allows welding torch support for example, but applies to other tools.
  • the columns 55 provided with their elastic cylinders 57, form elastically deformable supports for the rail elements 49.
  • Such supports make it possible to adjust the rails relative to one another, independently of the adjustment of the plates forming the flange 5 between them. This makes it possible to machine the plates in question with greater tolerances and to prevent any deformations on the plates from resulting in a deformation of the guide path.
  • the maintenance of the guiding path in the closed position is ensured here, in addition to the shearing work of the elastic cylinders 57, by the clamping effect obtained thanks to the locking device described. It should be understood that this retention can be obtained when a clamping effect of the plates against each other is obtained, whether with a specific device, including different embodiments of the clamping / locking device described, a device otherwise providing a different primary function, or in any other way.
  • the choice of the clamping device will depend mainly on the necessary contact pressure between the rails 49. It must be understood on the one hand that the resistance capacities of the closure of the guide path depend to a large extent on the intensity of the clamping of the plates. against each other, on the other hand, that the strength requirements of this closure may differ according to the applications envisaged, and in particular according to the mass of the supported tools or tool holders.
  • the locking cylinders also tend to clamp the plates against each other.
  • the opening / closing cylinders also.
  • the resulting tightening state of the ones and / or others of these cylinders can lead to a sufficient closing resistance of the guide path, for some applications at least.
  • the locking / clamping device described although advantageous in that it gives the flanges 5 a good rigidity while maintaining a relatively low mass, appears optional.
  • the clamping effect obtained by the device described may be insufficient and require an additional closure device, including directly mounted between the rails 49 for example by means of latches.
  • the reinforcement reinforcements described are advantageous in that they make it possible to produce a very rigid flange 5 without increasing its mass. However, in applications where phenomena related to the mass of the flanges 5 would be of little importance, one could obtain a similar rigidity using the thicker plates, for example.
  • Plates are described which are assembled via hinge connections, which allow the plates to pivot relative to one another.
  • the invention is not limited to this type of connection, but encompasses all the connections that could allow a set of plates forming a flange to adopt a closed position and an open position, whatever the relative movement. allowed by these links.
  • annular guideway described above is particularly suitable for working parts of revolution in particular.
  • FIGS. 17 to 21 show an alternative embodiment of the flange 3 described above.
  • This variant of the flange 3 has the following features, which, if necessary, can be combined with the characteristics described in relation to the flange 3:
  • the homologous faces of the adjacent ends of adjacent rails 49 have a centering orifice 87 in the form of a half-cylinder, replacing the centering orifice 67.
  • the half-cylinder is oriented so that its central axis is perpendicular to the large one. free face of the rail 49.
  • the centering orifice 87 opens on the tongue 69 on the one hand, and on the large free face of the rail 49.
  • the orifices 87 of two ends of adjacent rails 49 receive a common centering pin 89, of cylindrical shape, replacing the centering pin 65 hemispherical.
  • Each orifice 87 is formed in an insert 91, housed in the end face of its respective rail 49.
  • the insert 91 is arranged as a wear part.
  • Each rail 49 is provided with a rack 93 which extends along it, below the guide face 64 and above the support plate 53, on the outer periphery of the rail 49.
  • the chassis is equipped with lifting rings 95 which facilitate its transport.
  • At least some of the crosspieces 7 are provided with a reinforcing rib 97 attached, for example fixed by means of welding points 99. At least some of the crosspieces 7 are provided with a cover 101 made of a sliding material, for example of the type known as "NOFRIX", to facilitate the passage of the pipes necessary for the operation of the device.
  • a limit switch 103 is provided behind each locking cylinder 45 to ensure the correct closure of the locks.
  • Each clamping cylinder is mounted on its respective plate by an intermediate plate 105 having a plurality of fixing holes 107 radially offset. This makes it possible to adapt the mounting position of the clamping jacks to different tube diameters.
  • Some of the columns 65 are provided with several elastic cylinders 57, for example two.
  • the invention is not limited to the embodiments described above, by way of example only, but encompasses all the variants that can be envisaged by those skilled in the art, in particular: for other applications the flange 3 may comprise only a flange 5, as shown in the embodiment variant illustrated in Figure 15; - Elastically deformable supports for the rails 49 could be made in different forms, for example with springs, Belleville washers, and others, replacing or in addition to the elastic cylinders.
  • first and second end surfaces are not necessarily arranged radially with respect to their respective plate, nor perpendicular thereto;
  • the locking fingers 43 could be engaged manually, or at least without the use of the jacks 45;
  • each flange could be made in just two plates or in addition to three plates;
  • the flange 3 may have only one flange 5, as in the embodiment shown in Figure 15 for example, or, conversely, have more than 2 flanges;
  • the flange 3 may be devoid of guide rails 49, as shown in the embodiment shown in Figure 16, especially when the tooling required to work the tube does not have to be moved relative thereto;
  • each reinforcing armature could be modified slightly, in particular to meet in addition to different solicitations of the flange;
  • the rail 49 may have a square-shaped section, and / or be tubular, and / or have any other shape that allows guiding; stress support could be provided on the first end surfaces 33, and not on the second end faces 37;
  • - Centering fingers for example three in number, which are deployed to engage in the chamfer usually machined on the end face of the tubes may be provided. They are advantageously arranged, once deployed, at the path of welding torches and / or tools moving on the guide path;
  • Ball supports can be mounted on the flanges to pre-center the chassis, relieve handling and / or facilitate the sliding of the frame relative to the tube.
  • these ball bearings can move the frame on a tube by hand, until the engagement of the centering fingers in the chamfer of the tube in question.
  • the balls can be replaced by pebbles.

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Abstract

La présente demande décrit un dispositif d'aide au travail de tubes comprenant un flasque (5) intérieurement évidé avec des plaques (13A, 13B, 13C) assemblées entre elles à pivotement, jusqu'à une position de fermeture où ces plaques (13A, 13B, 13C) sont réunies en une couronne, et un dispositif de verrouillage du flasque. Les extrémités adjacentes de deux plaques (13A, 13B, 13C) possèdent des surfaces homologues formant une liaison par coopération de forme, laquelle liaison est active au voisinage de la position de fermeture du flasque (5). Chaque liaison par coopération de forme comprend deux surfaces complémentaires (37) venant en contact mutuel dans la position de fermeture du flasque. Le dispositif de verrouillage comprend au moins un verrou, actionnable dans cette position, qui agit sur les extrémités adjacentes des plaques (13A, 13B, 13C) pour serrer leurs surfaces complémentaires de contact l'une contre l'autre.

Description

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. 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. À 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. 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. 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 1 1, dans une position verrouillée d'une bride selon l'invention, vue en coupe ;
- la figure 1 1 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 ; - 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 ; - 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 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 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 1 1 , 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 1 1 , 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 13 A. Chacune des pattes 17 est percée d'un orifice 19, les orifices 19 d'une même liaison à charnière 1 1 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 1 1. Cette partie mâle 23 comprenant un tourillon 25 (non 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 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 1 1, 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 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 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. 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 par l'intermédiaire des secondes surfaces d'extrémité 37, et une fonction de verrouillage de ce flasque en position fermée.
À 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 1 1 , l'un des flasques 5 supporte un dispositif de guidage pour des outils ou un chariot porte-outils. Ce dispositif 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. 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. 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, 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 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 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 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. 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. 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 ; - 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 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.

Claims

Revendications
1. Dispositif d'aide au travail de tubes comprenant :
- un flasque (5) intérieurement évidé comprenant un jeu de plaques (13A,13B,13C) assemblées entre elles avec possibilité de déplacement relatif dans un plan commun jusqu'à une position de fermeture du flasque (5), dans laquelle lesdites plaques sont réunies en une couronne ;
- un dispositif de verrouillage du flasque ; caractérisé 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 (5) ;
- chaque liaison par coopération de forme comprend deux surfaces complémentaires (37) venant en contact mutuel dans la position de fermeture du flasque ; - 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.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel chaque plaque (13A, 13B, 13C) comporte à ses extrémités des armatures de renfort (31), lesdites surfaces homologues formant une liaison par coopération de forme étant à chaque fois disposés sur les armatures de renfort (31) disposées aux extrémités adjacentes de deux plaques.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque plaque comporte en outre une armature de renfort supplémentaire (32) reliant les armatures de renfort (31) disposées à ses extrémités.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel lesdites plaques (13A, 13B, 13C) sont conformées de manière à s'étendre suivant un contour fermé dans la position de fermeture dudit flasque (5), chaque armature de renfort supplémentaire s'étendant en longueur suivant une portion dudit contour fermé.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites plaques (13A,13B,13C) sont conformées de manière à former une couronne dans la position de fermeture dudit flasque (5), chacune des surfaces de contact mutuel (37) se trouvant disposée suivant un plan sensiblement radial
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque liaison par coopération de forme comprend en outre deux surfaces adjacentes (35) chacune à une surface de contact mutuel, chaque surface adjacente (35) étant orientée par rapport à sa surface de contact voisine de manière à empêcher toute interférence surfacique à l'ouverture/fermeture du flasque (5).
7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel une extrémité de plaque est percée d'un passage (41) en correspondance d'un logement (41) percé à l'extrémité adjacente d'une plaque voisine, et le verrou comprend un doigt (43) s'inscrivant dans la section transversale du passage (41) dans lequel il coulisse pour s'engager dans le logement (41).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le passage (41) et le logement (41) sont décalés l'un par rapport à l'autre de façon à forcer un appui des surfaces de contact homologues (37) lors de l'actionnement du verrou.
9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel les plaques (13A,13B,13C) comprennent chacune une armature de renfort (29A,29B,29C) disposée en un bord intérieur desdites plaques.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le flasque (5) comporte trois plaques (13A, 13B, 13C) qui peuvent être réunies de manière à former ladite couronne.
1 1. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les plaques supportent conjointement un jeu de vérins (9) destinés à maintenir un tube.
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