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" procédé pour renforcer les parois des corps creux, affai- blies par des ouvertures ".
On sait que la solidité de corps creux, tels que ceux soumis de l'intérieur à la pression de liquides ou de gaz, est fortement réduite aux endroits où les parois sont percées, pour les supports de raccords de tuyaux ou pour les trous d'homme, par exemple. Pour oompenser cet affaiblissement différents procédés peuvent être employés. On augmente,par exemple, l'épaisseur des parois de tout le corps creux, ou bien, si ce dernier est composé de plusieurs éléments, on n'augmente que l'épaisseur des éléments,oomportant ces ouver- tures,par exemple des fonds bombés oudes viroles cylindriques percés de trous d'honnie des chaudières servant à faire la pression.
Mais, dans le cas de réservoirs plus grands po.ur des pressions supérieures ce procédé est très oouteux et ne permet d'ailleurs souvent qu'une compensation incomplète de l'affaiblissement . On a démontré, en mesurant aveo des instruments de précision l'allongement looal des portions
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de parois rapprochées de telles ouvertures, que des tensions pouvaient s'y produire dont l'intensité va par exemple,du double au quintuple de celles qui se produisent,dans les mêmes conditions d'emploi, dans les parois non affaiblies.
Mais, par exemple, pour des réservoirs grands et épais il est souvent impossible, et oela déjà pour des raisons de fabrication, d'augmenter l'épaisseur de leurs parois de 2 à 5 fois, afin d'abaisser mes pointes de tension à la va- leur correspondante à l'effort normal de la matière. En ef- . fet, les fortes pointes de tension deviennent surtout dangereuses, lorsquele corps creux est soumis à des pressions qui varient fréquemment et dans de grandes limites, Des fis- sures résultant de la fatigue (cassures permanentes) peuvent alors se produire même si lesdites tensions exagérées n'ont lieu que dans une portion étroitement limitée de la paroi et même si le corps creux est fait dans des matières capa- bles d'un grand allongement.
Un autre moyen de compenser l'affaiblissement des pa- rois des corps creux aux pointsde peroement consiste à fixer ces endroits des pièces spéciales de renforcement par exem- ple des bagues ou anneaux 1 rivés ou soudés sur le corps autour des supports de tuyaux 2 (Fig. 1) . Les forces qui au- raient dû passer par la partie découpée de la paroi 3, si l'ouverture 4 n'avait pas existé, seront à présent appliquées à cet anneau. Ces forces seront absorbées par des tensions circulaires et des tensions de fléchissement de l'anneau,qui doivent se oompenser entre elles pour que l'anneau de renfor- dement remplisse pleinement sa mission.
Jusqu'à présent, afin de faciliter leur apposition, on n'a fixé ces anneaux de renforoement que d'un oôté des parois (Fig. 1). Mais on n'a pas pris en considération le fait que dans ce cas, même si l'anneau de renforcement avait étéconçu d'une force suffisante en elle-même, de nouvelles tensions
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supplémentaires se produisent dans la paroi près du bord de l'anneau du fait que le renforcement fixé de manière à faire saillie sur un coté provoque pendant la transmission des forces à absorber par l'anneau un moment fléohissant oonsi- dérable dans la paroi par suite du bras de levier h (fig.
1) entre les forces agissant sur le milieu de la paroi et sur le milieu de l'anneau de renforcement, ledit moment fléohis- sant pouvant élever la tension sur la surface de la paroi se trouvant près de l'anneau au double,par exemple, de celle agissant au même moment dans une portion non affaiblie du corps oreux.
Meilleure est la disposition d'un renforcement des deux cotés de l'ouverture, obtenue par exemple par soudure,suivant la fig. 2, dans lequel les moments de fléchissement transmis par les deux anneaux à la paroi doivent se compenser entre euz. Mais attendu que dans ce cas également les forces ne sent transmises du renforcement à la paroi qu'à quelques points et rien qu'à la surface de oelle-oi, des tensions supplémentaires se forment encore aux points de transmisai. on des forces, qui peuvent atteindre surtout pour des tôles épaisses, une valeur considérable .
Un autre inconvénient se produit encore lorsque, par suite du manque d'étanchéité de lasoudure sur la @ surface du renforcement intérieur,par exemple, le oontenu de la chaudière pénétré dans l'espace antre la paroi et l'anneau de renforcement, et, lorsque par suite de dépôts de sels ou d'autres matières, par exemple, une oonoentration d'éléments corrosifs s'y produit, qui provoqué , sans qu'on puisse l'observer un @ affaiblisse- ment de la paroi et de l'anneau de renforçaient.
Tous ces inoonvénients sont éliminés par la présente invention . Celle-oi consiste dans le fait , que le ren- forcement est formé d'une seule pièoe homogène et qu'il est fixé oentraleinent dans une éohanorure correspondante de la
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paroi, cet, anneau de renforcement ayant une forme et des dimensions telles que les forces qui lui sont transmises de la paroi passent par le centre de gravité de sa section transversale, et que oes foroes produisentune modification élastique de la forme du bord de l'anneau réuni aux parais, sensiblement pareille à celle qui se produit,dans la paroi non découpée, sur le pourtour de la portion de la paroi cor- respondant à l'échancrure qui serait nécessaire au renfor- oement. :
.,lais si, par exemple, afin de donner au renforcement une forme plus simple ou de le ponformer en surface d'étan- ohéité, ce principe ne peut pas être exactement observé, il est du moins nécessaire que le centre de gravité d'une por- tion de la seotion de l'anneau suffisante pour une absorp- tion efficace des forces se trouve situé dans la direction de ces forces, afin d'éviter la naissanoe de moments flé- chissants plus forts et des tensions supplémenta,ires oonsi- déraoles que provoquent les moLients fléohissants dans le renforcement et dans la paroi.
Différents modes de réalisa- tion de la présente invention sont représentés, à titre d'exemple, dans les Fig. 3 à 5 . Dans l'exemple,selon la Fig. 3, un pareil anneau de renforcement 9 est placé dans le corps cylindrique oreux 3 autour du support de tuyau 2.
On évite ainsi un effort supplémentaire des parois du réser- voir aux bords de l'anneau 9; attendu queues forces trans- mises sont amenées centralement dans toute la section de la paroi 3. Il est évident que l'anneau peut être aussi aonsti- tué, selon les besoins, de plusieurs éléments partiels joints par exemple par soudure; mais on doit alors effectuer un assemblage d'une qualité suffisante pour que l'anneau se oom- porte pratiquement comme une pièce unique.
Si l'anneau peut dépasser par le bas à 1intérieur du réservoir il peut également être soudé centralement à la pa- roi par le coté le plus long de sa section transversale perpendiculairement à la paroi. Bien que cette disposition
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soit aussi applicable aux supports de tuyaux, elle s'avère particulièrement utile surtout pour le renforcement selon les Fig. 4,5 et 5' par exemple de trous d'homme qui ont d'habitude une section ovale d'environ 300 x 400 mm., afin de permettre l'introduction , de l'extérieur, du couvercle de fermeture 12, qui est représentéen pointillé, aveo ses boulons de fixation 13 et ses étriers de fixation 14 dans la fig. 4.
Jusqu'à présent, on a souvent renforce les ouvertures des trous d'homme en en repliant les bords, comme le montre la Fig. 6, pour un trou d'homme dans le centre du fond voûté d'une ohaudière cylindrique. Mais étant donné le grand bras de levier h entre le milieu de la paroi et le milieu du rebord 10, oe mode de renforcement est presque totale- ment inefficace pour prévenir les surtensions mécaniques. On renforoe, par oonséquent, toute l'épaisseur du fond.
Mais pour des fends de tailles et d'épaisseurs plus grandes, il est impossible de réduire de oette fagon les tensions aux bords du trou d'homme à une valeur également admissible pour des efforts variés, étant donné que, dans ces circonstances l'épaisseur de la paroi devrait être un multiple de celle qui serait suffisante pour des fonds non affaiblis, ce qui est très oouteux et très souvent même irréalisable.
Si par oontre on fixe par soudure de manière centrale dans l'ouverture du trou d'homme,selon la fige 5, un anneau de renforcement Il de dimensions suffisantes,on peut sans inconvénient se contenter de la même épaisseur de paroi du fond que celle qui suffirait sans trou d'homme, et on évite en même temps des tensions supplémentaires nuisibles. On aura également l'avantage, très important pour de plus hautes pressions, de pouvoir donner à la surface d'étanchéité pour le oouverole 12 (fig. 4) une largeur suffisante pour éviter des pressions trop fortes sur cette surface.
Dans les trous d'hommes à rebords repliés (Fig. 6) le rebord 10 devient tou- @
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jours plus faible que la, paroi, ce qui produit souvent des surfaces d'étanchéité de largeur insuffisante.
Il est partioulièrement difficile de bien disposer des trous d'homme à reuords repliés sur des parois cylindriques, attendu que dans des cylindres à faible diamètre le rebord doi être très haut au milieu.
On dispose par suite ces trous d'homme surtout de façon à ce que leur grand axe soit parallèle à l'axe du cylindre, ce qui provoque un affaiblissement particulièrement grand de la paroi. De sorte que oette disposition ne peut être suffi- sante que pour des parois d'épaisseurs relativement faibles.
Par contre, un anneau de renforcement soudé de manière oen- trale selon la Fig. 4 peut être placé avec avantage dans la disposition favorable de son grand axe perpendiculairement à l'axe du cylindre, et cela même pour de faibles diamètres et de fortes épaisseurs de parois,ce renforcement permettant une compensation complète de l'affaiblissement produit par l'ouverture.
Il demeure, bien entendu que les applications de la pré- sente invention ne sont pas limitées à des supports de tuyaux et à des trous d'hommes, mais qu'ils peuvent être utilement étendues à tous les cas, où l'affaiblissement des parois d'un corps oreux.par des ouvertures nécessite un renforcement effi- aace,par exemple à des supports de joints, ouvertures de net- toyage, regards etc...
La fixation de l'anneau de renforcement sur les parois se fait suivant la présente invention,de préférence par un procédé très efficace de soudure à l'arc électrique, et oe surtout pour des parois de grande épaisseur, pour lesquelles la présente invention présente des avantages particuliers.
Un tel procède de soudure donne sensiblement les menés pro- priétés aux lignes de soudure et aux pièces soudées et permet leur recuit après la soudure,ce qui améliore la qualité de
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oette dernière, les tensions produites dans les matières par la soudure se trouvant ainsi éliminées.Les tensions qui pren- nent naissance au cours de l'exploitation peuvent ensuite être mesurées avec une précision suffisante pour que les renforcements construits selon la présente invention donnent, même pour des efforts puissants et variant fréquement,une sûreté absolue oontre le danger de oassures.
La fixation de l'anneau aux parois de fera utilement par une soudure traversant toute l'épaisseur de la paroi,sen- siblement comme on le voit dans les Fig. 3 à 5, et non seu- lement par d'étroites lignes de soudure à l'intérieur, ce ci afin d'éviter des actions de fléchissement et des pointes de tension supplémentaires.