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Procédé et dispositif pour la fabrication de tuyaux, de mâts, d'appuis et autres objets similaires.
Des procédés et des dispositifs sont connus grâce auxquels c on produisait des tuyaux ,des mâts et des objets similaires sui- vants la méthode par projection ou la méthode par enveloppement.
La méthode connue par projection présente l'inconvénient que le béton doit être utilisé à l'état presque complètement liquide et que l'on ne pouvait obtenir jusqu'à présent que des profils ronds. La méthode par enveloppement présente l'inconvénient que les tuyaux,les mâts et autres objets similaires ne peuvent pas être calibrés extérieurement.
L'objet de la présente invention consiste dans un procédé et dans un dispositif pour la fabrication de tuyaux,de mâts et d'objets similaires, ne présentant pas les inconvénients susvisés.
Le procédé est caractérisé par le fait que le matériau est projeté de l'intérieur,successivement depuis le bas jusqu'en
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haut contre les parois d'une armure-moule qui,dans sa forme in- térieure,correspond à la forme extérieure du tuyau à fabriquer, etc
Plusieurs couches peuvent être successivement apportées.
Le dispositif pour la fabrication de tuyaux,de mâts et autres objets similaires, est caractérisé par une armure qui cor- respond intérieurement à la forme extérieure de l'objet à fabriquer par un noyau qui,dans sa forme extérieure,correspond à la forme intérieure de ltobjet à fabriquer,par le fait que ces deux parties de la machine tournent dans la position verticale et que le noyau peut être élevé et abaissé dans l'armure,et qu'à la surface fron- tale supérieure du noyau se trouve un dispositif de projection pour le matériau qui,dans la fabrication des tuyaux,ou des mâts, etc., est projetée de haut en bas sur le noyau tournant et qui remplit d'espace compris entre l'armure et le noyau.
L'armure du dispositif.ainsi que le noyau, peuvent à volonté avoir une forme ronde,ovale,elliptique,carrée ou rectangulaire.
Le dispositif de projection peut consister en des segments de tôle radiaux,cintrés ou verticaux.
Le noyau peut être soulevé et abaissé par une force mécani- que ou hydraulique.
Un exemple d'exécution de l'objet de la présente invention est représenté sur les 4 planches de dessins ci-jointes :
La fig. 1 montre le dispositif en coupe verticale,au commen- cemont de la fabrication d'un tuyau à manchon;
La fig. 2 montre des détails de la machine en plan;
La fig. 3 montre la coupe verticale en travers de la machine, le noyau étant partiellement relevé pendant la fabrication;
La fig. 4 est le plan correspondant;
La fig. 5 est la coupe verticale en travers de la machine, le noyau étant complètement relevé pendant la fabrication;
La fig. 6 est le plan correspondant;
La fig. 7 montre la coupe verticale en travers de la machine
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avec un tuyau terminé et le noyau abaissé;
Les fig. 8,9,la et 11 montrent différentes coupes transver- sales d'objets qui peuvent être fabriqués avec le procédé et le dispositif;
Les fig. 12,13,14 et 15 montrent un autre exemple dtexécu- tion de l'objet de la présente invention;
La fig. 12 montre le dispositif en coupe verticale;
La fig. 13 montre le dispositif d'évidement et de lissage en coupe horizontale;
La fig. 14 est la coupe verticale correspondante et
La fig. 15 est une coupe horizontale suivant la ligne a-b de la fig. 12.
5 est une plaque tournante placée horizontalement avec une ouverture centrale. 7 est une armure de tôle qui correspond par sa forme intérieure à la forme extérieure de l'objet qui doit être fabriqué,par conséquent un tuyau,un mât ou un appui. Cette armure a en bas un rebord dirigé vers l'extérieur et il est\serré sur la plaque tournante 5 au moyen de l'anneau 6. La plaque tour- nante 5 est reliée à l'anneau tournant 2 qui possède extérieurement une couronne dentée.laquelle s'engage dans une couronne dentée 4, actionnée elle--même par la poulie de transmission 20.
L'armure 7 est guidée en haut par trois galets 8,dont un seul est indiqué dans la figure 2.Le galet représenté 8 peut être repoussé dans la direction radiale, ce qui permet d'amener l'ar- mure sur l'anneau tournant et de le centrer ensuite en repoussant le galet 8 vers l'intérieur. L'armure 7 a en haut un rebord 21 dirigé vers l'intérieur, et sur ce dernier se trouve un anneau de tôle conique fixe 9,et à l'extérieur de celui-ci un canal circulait re 10. Au dessous de l'armure ?,au-dessus du pivot 14,avec un coin 24 qui est logé dans une traverse 12, un noyau 15 est monté avec-. l'arbre creux 22. Ce noyau correspond dans sa forme extérieure à la forme intérieure de l'objet que l'on veut fabriquer.
La tra-
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verse 12 qui est guidée dans les deux rainures 13 et qui peut être soulevée ou abaissée verticalement,repose sur un piston 11, lequel peut être soulevé par la pression hydraulique,etc. La par- tie supérieure du noyau 15 (suivant la fig. 1) est serrée dans l'ouverture centrale de la plaque tournante 5 ,de telle sorte que, lors de la rotation de cette plaque ,ou de l'armure 7,le noyau 15 tourne en même temps. Sur le haut de la surface frontale du noyau 15 se trouvent des bras 25 allongés dans la direction radiale,que l'on peut avoir le plus facilement dans la fig. 4. En 3 sont des galets qui centrent l'anneau,enl7 un moteur électrique et en 16 une transmission correspondante pour faire varier le nombre de tours,qui par l'intermédiaire de 25 et de 26 actionne la poulie de transmission 20.
Le mode de fonctionnement du dispositif est le suivant
Pour la fabrication d'un tuyau à raccord suivant les fig.l à 7,le noyau 15 est abaissé dans l'armure 7 jusqu'à ce que celui- ci dépasse encore un peu, au-dessus de l'anneau intérieur de raccordement par sa partie conique. La plaque tournante 5 est alors mise e mouvement par la poulie de transmission 20 et par l'intermédiaire de la roue dentée 4 et de la couronne dentée 2, ce qui a pour effet que l'armure 7 et le noyau 15 se mettent à tourner. On laisse alors tomber d'en haut du coffre à matériau le béton sur la surface frontale du noyau 15 librement ou dans un canal ;ce matériau est projeté par le dispositif de projection contre la paroi interne de l'armure 7.
En même temps on fait lever lentement le noyau 15 contre le piston 11 au moyen d'eau sous pression,etc., d'où il résulte que le matériau projeté con- tre la surface intérieure de l'armure est successivement pressé de plus en plus énergiquement contre l'armure,et cela d'une façon mécanique du fait de la partie conique du noyau 15. Lorsque le noyau 15 est arrivé en haut,ainsi que le montre la fig. 5,on augmente encore le nombre de tours de l'armure 7, et du noyau 15, ce qui a pour effet de presser plus énergiquement encore le béton
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contre la paroi de l'armure 7.
Une compression encore plus grande du fait de l'augmentation du,nombre de tours permet la constitutif d'un espace libre autour d'un noyau 15,ce qui rend possible l'ap- port d'une deuxième et,éventuellement,d'une troisième couche de matériau vers l'intérieur.
# pas # Le surplus de l'eau dans le béton ne peu s'écouler par en haut,parce que le rebord supérieur le long de l'armure 7 dépasse légèrement vers l'intérieur au-dessus du béton.
Pour l'apport d'une deuxième couche de matériau,on laisse redescendre le noyau 15 et on introduit une seconde fois du maté- riau,plus fin toutefois que précédemment,et on laisse de nouveau remonter le noyau,ce qui a pour effet de constituer la nouvelle couche intérieure du tuyau. Cette opération peut être renouvelée plusieurs fois,suivant la qualité du tuyau,etc. Dans la fabrica- tion de mâts, ce procédé de répétition disparaît.parce que dans les mâts la structure interne n'a pas la même importance que dans les tuyaux. Déjà lors de la deuxième phase de travail,lorsque le noyau est arrivé en haut,le béton dépasse légèrement à l'intérieur au-dessus de l'anneau le long de l'armure,et l'eau exprimée au- dessus de l'anneau 9 peut alors atteindre le canal 10.
Le grand avantage résultant de la fabrication de tuyaux, de mâts, etc.,d'après,ce procédé et avec un tel dispositif,consiste dans le fait que le béton ne doit pas être trop liquide et que , également, les-tuyaux et autres objets similaires peuvent être précipités,projetés et pressés suivant une coupe transversale ronde,ovale,elliptique ou rectangulaire,ce qui jusqu'à présent n'était possible avec aucun autre procédé et sur aucune autre machine. Les objets terminés sont en outre calibrés de façon exacte,aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur, et ils sont d'une structure compacte et régulière,propriété qui ne peut être obtenue que par la projection. Tout affaissement du tuyau est impossible lors de l'abaissement du noyau, en raison de l'exis-
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tenee de l'armure extérieure.
Après que le tuyau a été projeté et a commencé à durcir,l'armure qui peut être composée de deux ou de trois parties sera retirée. Pour chaque profil à fabriquer,qu'il s'agisse de profil de tuyau ou de mât,des armures et des noyaux correspondants sont naturellement nécessaires.
Dans la fabrication de tuyaux et de mâts ronds, lors de la dernière phase de la fabrication, le noyau 15 qui n'est entraîné que par le frottement dans l'ouverture de la plaque tournante 5, pourra être légèrement freiné,de telle sorte que sa vitesse de rotation sera un peu plus faible que la vitesse de rotation de l'armure 7. Ceci a pour effet de provoquer un lissage complet de la paroi interne du tuyau, ce qui a son importance au sujet de l'étanchéité et de la résistance à l'eau en cas d'écoulement..
Les objets fabriqués peuvent aussi'être armés,par exemple au moyen de fils de fer.
Les fig. 12,13,14 et 15 représentent un autre exemple d'exécution de l'objet de la présente invention, consistant dans une armure percée ou non percée de trous.avec ou sans revêtement interne poreux et perméable,dont le diamètre intérieur correspond exactement au diamètre extérieur de l'objet creux à fabriquer.
En outre, le procédé est connu,qui consiste à saisir le matériau au moyen d'un dispositif spécial de projection et à le projeter directement contre la paroi interne d'une armure tournant égale- ment.
Seuls les procédés,dans lesquels la matériau est projeté par un dispositif de projection avec une extrême vitesse radiale de l'intérieur contre la paroi du moule,sont des procédés de projection connus,parce que dans ceux-ci le matériau s'écrase avec une grande violence contre la paroi interne du moule à objet creux.
Les autres procédés,dans lesquels le matériau n'est pas précipité par un dispositif additionnel de protection contre la paroi interne du moule,sont des procédés centrifuges publiés,
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étant donné que le matériau presque liquide tombe sur la paroi interne du moule avec au plus une hauteur de chute axiale qui correspond au rayon de l'objet creux à fabriquer;; Ce n'est que par l'augmentation du nombre de tours du moule qu'entre en jeu l'action comprimante de la force centrifuge.
Il est clair que l'on a affaire ici à une action centrifuge du fait que les parti- cules spécifiquement lourdes du matériau se meuvent contre la paroi externe de l'objet creux tandis que les particules spécifi- quement légères du matériau,telles que les grains les plus fins du mélange,le ciment, la chaux,le charbon,l'eau et autres corps similaires,s'en vont contre la paroi interne de l'objet creux.
Nous obtenons ainsi une centrifugation du matériau analogue à celles que l'on utilise en technique,en particulier en chimie, pour séparer les uns des autres des corps simples de poids spéci- fiques inégaux. Par suite de cette action centrifuge,ces objets creux obtenue par projection présentent contre leur paroi interne, lorsqu'ils sont fabriqués en ciment,une teneur en ciment supé- rieure à celles des couches des parois externes,en particulier par un -apport à la couche située le plus à l'extérieur. En outre., il ne faut pas négliger qu'avec l'eau qui est séparée, superflue, du ciment et, avec la centrifugation du ciment, une partie de la chaux contenue dans ce dernier,s'en vont.
Du fait de cette disso- ciation, les objets creux acquièrent à l'intérieur une pellicule de particules fines et de ciment, ainsi qu'une couche plus ou moins épaisse de chaux provenant de cette chaux dissociée. Cette dissociation partielle du ciment entraîne un affaiblissement de la teneur en ciment du reste de la couche extérieure de la paroi, et par là-même une diminution de la résistance du produit terminé.
De plus,cette couche interne est la cause du fait que ces objets creux obtenus par centrigugation présentent à la surface inté- rieure des fissures plus ou moins accentuées. Pour faire dispa- raître au moins partiellement ces fissures, les produits terminés
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doivent Être soumis à un traitement postérieur,ce qui en augmente le prix.
L'objet de la présente invention consiste dans un procédé et un dispositif pour la fabrication de tuyaux,de mâts,et d'objets creux similaires, ne présentant pas les inconvénients ci-dessus mentionnés.
Somme les procédés de projection déjà connus,le procédé de la présente invention se base sur le fait que le matériau sen- siblement plus sec est précipité par un dispositif de projection tournant très rapidement cohtre la paroi interne d'un corps creux qui tourne beaucoup moins rapidement que,le dispositif de projec- tion, et que le matériau est en outre calibré,pressé et lissé contre la paroi interne,le dispositif de calibrage et de lissage tournant un peu plys rapidement que le corps creux,et que le matériau se comprime encore au cours de la rotation par sa propre force centrifuge
Le dispositif,sous la forme d'une armure tournant autour d'un axe vertical,et d'un dispositif de projection de trouvant à l'intérieur de cette même armure,(le matériau tombant d'en haut sur un dispositif de projection et étant projeté contre la paroi interne de l'armure)
est caractérisé par le fait que, à l'inté- rieur de l'armure (armure fixe) se trouve un deuxième cylindre étanche, lequel a un diamètre intérieur qui correspond au diamètre extérieur de l'objet à fabriquer, et que I le dispositif de pro- jection,2 un dispositif d'évidement avec fers à lisser cenfrifu- ges et 3 l'armure (avec l'armure auxiliaire)tournent indépendam- ment les uns des autres.
Le dispositif peut évidemment,par exemple, consister en un cylindre court,divisé,tournant,dans lequel sont insérées des rai- nures courant en forme de pas de vis contre la paroi extérieure, ces rainures servant à calibrer la couche interne du matériau en outre précipité contre l'armure;il se trouve un coté dans les cavités
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du cylindre des fers à lisser verticatuc,bombés,fixés par des char- nières à des goujons verticaux;
ces fers à lisser,sous l'action de la force centrifuge qui agit sur leur propre poids,pressent vers l'extérieur,et lissent le matériau réparti grossièrement par le calibrage,jusqu'à ce que ces fers viennent à frapper contre une butée,c'est-à-dire jusqu'à ce que le diamètre intérieur désiré de l'objet creux à fabriquer ait été atteint.
Pratiquement il a été démontré que la forme de l'armure, le dispositif de projection et Ie dispositif d'évidement avec les fers à lisser centrifuges doivent tourner obligatoirement suivant un nombre de tours relatif nettement déterminé les uns par rapport aux autres.
1 est une plaque de base fixée sur une fondation,plaque qui possède vers le haut un appendice 2 en forme de tuyau. 3 est une tige verticale servant de guide,qui est fixée en haut à la plaque de base 1 et en bas de même à une traverse 4 bétonnée.
3' est un arbre muni d'un coin,logé de façon à pouvoir tourner en haut dans la plaque de base 1 et en bas dans la:;traverse 4. Le long de l'axe 3 et de l'arbre 3',se trouve une traverse 11 mobile verticalement. Tout autour de la partie cylindrique 2 de la plaque de base 1, se,trouve une plaque 5 munie d'une couronne dentée 8, avec une appendice cylindrique 5' dirigé vers le haut sur son bord extérieur et un rebord horizontal 511;cette plaque est montée de façon à pouvoir tourner. La couronne dentée 8 s'engage dans une roue dentée 9 qui est solidement coincée sur l'arbre 3' .Le rebord horizontal 5" de l'appendice cylindrique 5' sur la plaque 5 sert à visser une armure à usage de moule 7 avec une armure intérieure 6.
Si cette armure dépasse une certaine longueur,elle doit encore être guidée vers le haut en 7'. Dans le dessin,il est prévu une armure courte sans guide supérieur. 6 est une deuxième armure,qui s'adapte exactement dans l'armure 7 et dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de l'objet
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creux à fabriquer. Le cylindre 6 consiste en une matière rigide, par exemple en tôle. Celui-ci est construit de façon étanche. A l'intérieur de la partie cylindrique 2 de la plaque de base 1, est monté de façon mobile dans la direction verticale un tuyau d'appui vertical 12,dont l'extrémité inférieure est solidement reliée à la traverse 11.
Dans ce tuyau d'appui,monté de façon à pouvoir tourner, se trouve un arbre creux 13 qui possède au dessous de la traverse 11 une roue dentée 24,laquelle s'engage elle-même dans une roue dentée 25, cette dernière tournant sur l'arbre 3' et accompagnant,lors de l'élévation et de l'abaisse- ment de la traverse 11,celle-ci dans son mouvemeht vertical. A son extrémité supérieure,l'arbre creux 13 possède une poulie 14, à laquelle est adapté un cylindre divisé 15,dirigé vers le haut, avec des rainures 15' courant en forme de pas de vis le long de la paroi extérieure. Dans les cavités de ce cylindre sont fixés sur la plaque 14 des goujons 16 placés verticalement (voir aussi fig. 2 et 3).
A ces goujons sont fixés d'un côté ,à la façon de charnières,des fers 17 bombés,placés verticalement; ceux-ci peuvent être inclinés jusqu'à ce qu'ils atteignent, de leurs extrémités libres et recourbées,la paroi interne du cylindre 15.
Dans l'arbre creux 13 se trouve un arbre massif 19,également monté de façon à pouvoir tourner, qui possède à son extrémité inférieure une roue dentée 26 qui est constamment engagée dans une roue dentée 27,coulée d'une même pièce avec la roue dentée 25.
A son extrémité supérieure,cet arbre possède un dispositif de projection 20 avec des pelles de projection 21. Au dessous de la plaque de base 1,l'arbre 3' est muni d'une poulie de transmis- sion 10. Le tuyau 12 est pourvu sur le côté gauche d'une denture 22 qui est engagée dans une roue dentée 23 placée suc un arbre horizontal. L'arbre creux 13 et l'arbre 19 sont accompagnés par le tuyau d'appui 12 dans leurs mouvements verticaux.
Le mode de fonctionnement du dispositif est le suivant :
Pour la fabrication, à titre d'exemple, d'un tuyau ,et par exemple d'un tuyau de ciment,on fait tourner l'arbre 3' au moyen
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de la poulie de transmission 10,après que l'on a tout d'abord mis la traverse 11 dans la position inférieure extrême en tournant la roue dentée 23,ce qui a pour effet de faire tourner l'armure 7 avec l'armure intérieure étanche 6,l'arbre 19 avec le dispositif de projection 20 et l'arbre creux 13 avec le dispositif d'évidement et de lissage 14. On laisse alors tomber d'en haut au moyen d'un dispositif approprié (qui ne figure pas dane le dessin ) le mata- riau,dans ce cas du béton, sur le dispositif de projection 20;le béton est projeté par les pelles de projection.21 contre la paroi interne de l'armure 6.
On laisse en même temps tourner la roue dentée 23 de telle sorte que la traverse 11 et avec elle les dispositifs de projection et d'évidement balaient le moule à tuyau de bas en haut et vice versa. Grâce à la projection au moyen du dispositif de projection tournant à grande vitesse, le matériau presque sec, qui n'est pas déshydraté,est porté violemment contre la paroi interne du moule en un mélange ferme et compact., En outre la matériau précipité par le dispositif de projection contre l'in- térieur de l'armure 6 servant de moule, en une ou plusieurs couches, se trouve encore épaissi et raffermi par la force centrifuge du 'moule en rotation.
Le dispositif d'évidement, mu verticalement avec le dispositif de projection, ainsi que les fers de lissage centri- zuges installés,frotte lors de la dernière élévation, après la pro- jection de la dernière couche de matériau,contre la paroi du tuyau avec ses rainures en forme de pas de vis,le matériau déjà raffermi.vers le bas et vers le haut. Aux parties en saillie, il en est retiré ,aux parties rentrantes il en est rapporté, de même que la paroi interne du tuyau se trouve calibré.
En même temps; les fers à lisser centrifuges 17 pressent vers l'extérieur grâce à la force centrifuge de leur propre poids, la couche intérieure quelque peu spongieuse, égalisée, jusqutà ce que ces fers à lisser viennent toucher de leur extrémité libre 18 la partie cylindrique 15 du dispositif d'évidement et de lissage et qu'ils aient complè-
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tement lissé la couche intérieure. La disposition de ces fers à lisser est telle que, lorsqu'ils viennent s'appuyer sur les butées, le diamètre intérieur du tuyau à fabriquer est exactement atteint.
Tous les mouvements de rotation,ceux des armures 6 et 7,ceux du dispositif de projection 20 et ceux du dispositif d'évidement avec les fers à lisser centrifuges installés, partent de l'arbre 3' et se trouvent dans une liaison obligatoire les uns par rapport aux autres, suivant une relation tout-à-fait déterminée,étant donné que la transmission des mouvements a lieu par roues dentées. Des essais pratiques ont démontré que c'était seulement par l'emploi d'une telle transmission qui ne nécessite d'ailleurs qu'une faible dépense de force, que l'on pouvait obtenir le résultat cherché.
La transmission sur la poulie à courroie 10 a lieu avec un palier intermédiaire d'un accouplement à friction au moyen d'une transmis- sion à variation du nombre de tours. Avec un tel dispositif,on peut faire tourner le mouvement de l'armure,du dispositif de projection et d'évitement avec les fers à lisser centrifuges au nombre de tours fixé d'avance. Grâce à cet ordre déterminé, et à la construction particulière du dispositif d'évidement avec les fers à lisser centrifuges,on peut fabriquer des tuyaux, de,- mâts et autres objets de forme tournante, absolument compacts, exacte- ment calibrés et lisses, présentant une résistance à peine connue.
Lorsque le lissage de l'objet creux ,en lespèce du tuyau, est terminé, la machine est arrêtée et le tuyau,damême que l'armure auxiliaire 6 et l'armure 7,sont posés sur le sol. On retire alors l'armure extérieure (armure fixe)7,tandis que l'armure auxiliaire 6 est encore maintenue autour du tuyau frais jusqu'à ce que le béton soit suffisamment pris. Des essais ont démontré qu'il est à con- seiller de manoeuvrer avec précaution les objets en forme de tuyau,ce qui n'est poasible que si l'on peut conserver suffisam- ment longtemps autour du tuyau l'armure auxiliaire 6.
Cette armure auxiliaire étanche remplit deux buts: D'abord elle ne laisse
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pas,pendant la centrigugation,sortir l'eau,elle la maintient dans les couches extérieures du tuyau,ce qui est favorable,car l'eau en sortant compromettrait l'étanchéité du tuyau en fabrication, parce que, en même temps que l'eau sortiraient de fines particules de matériau et qu'il se formerait des canaux et des fissures. En deuxième lieu,cette armure,qui est sensiblement moins coûteuse qu'une armure fixe,remplit le but;que cette dernière,aussitôt .après la fabrication d'un tuyau ,ou d'un autre objet creux,peut être immédiatement utilisée pour un autre tuyau, sans que le tuyau dont la prise n'est pas encore terminée ait le moins du monde à en seuffrir.