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"Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour l'assemblage de pièces longues telles que les rails de chemin de fers.
L'invention est relative aux procédés et dispositifs pour permettre d'assembler bout à bout des pièces longues et en particulier, comme il sera supposé dans ce qui suit, des rails de chemin de fer.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés et dispositifs tels qu'ils répondent, mieux que jusqu'à présent, aux divers desiderata de la pratique, notamment que, tout en conduisant à une résistance considérable et en augmen- tant la longévité des assemblages, ils atténuent ou même annulent complètement les ohoos au passage des joints.
Elle consiste, principalement, pour assembler les rails ou autres pièces, à opérer, non pas sur les extrémités desdits rails, mais sur des embouts que l'on rend solidaires,
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par soudure, desdites extrémités, ces embouts étant choisis de façon telle que leur section, convenablement renforcée, puisse conduire à l'obtention d'un assemblage qui, étant très rigide et très résistant, sans exiger, en longueur, des dimensions excessives, @ puisse en outre permettre,'sans contrainte nuisible, les variations de longueur des rails dues aux changements de température
Elle comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment,
une deuxième disposition consistant à donner aux extrémités des rails, notamment par l'addition par soudure d'un embout, comme spécifié ci-dessus, une âme d'épaisseur notablement plus taper-* tante que celle du rail courant, tout en étant moins haute, une telle disposition étant particulièrement intéressante, dans le cas où lesdites extrémités sont, en outre, taillées en biseau, pour mieux supporter les chocs, au passage des joints et permettre, d'autre part, l'emploi de barres plus longues.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui pour lequel on l'applique aux procédés et dispositifs pour assembler les rails de chemin de fer), ainsi que oertains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs du genre en question comportant applica- tion de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles ou installations comprenant ou utilisant de semblables dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
Les fig. 1 à 4, de ces dessins, montrent, respectivement, les fig. 1 et 2 en coupes transversales par I-I et II-II fig. 3, la fig.3 en demi-élévation, rail enlevé, et en demi-coupe longitudinale axiale, rail en place avec le coin de serrage,et enfin
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la fig. 4 en demi-plant rail enlevé, et en demi-plan, rail en place avec le coin de serrage, un dispositif d'assemblage de rails établi conformément à l'invention.
Les fig. 5 à 10 montrent, respectivement en vue en plan, en vue latérale, en coupe par VII-VII fig. 9, en vue en bout suivant VIII-VIII fig. 5, et en coupe$ par IX-IX, X-X tige 5, l'un des embouts coagissant avec la pièce d'assemblage, cet embout étant établi conformément à l'invention,,
La figé 11, enfin, montre un profil de rail à utiliser pour un joint isolant, ce profil étant lui-même con- forme à l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple d'effectuer l'assemblage des rails de chemin de fer, on s'y prend comme suit ou de façon analogue, en se basant sur les considérations qui vont être préalablement exposées,
Dans les voies ferrées, chaque joint de rails, d'ailleurs indispensable pour permettre les variations, dues aux ch@gements de température, de la longueur des barres, constitue, avec les types d'éclissage généralement en usage, un point cri- tique de la voie, car il affaiblit considérablement la résistance du rail, en même temps qu'il soumet ce rail à des efforts anor- maux,
qui ont pour conséquence des avaries ou même la rupture des rail$ dans l'éclissage.
Pour constituer un bon joint, il faut notamment que le dispositif d'assemblage présente les caractéristiques oi-après : ne pas nécessiter la présence de trous, qui affaiblis- sent le rail à l'endroit ou il subit les efforts maxima; stappliquer exactement, sans qu'il y ait aucun jeu, con- tre les faces appropriées des deux rails à assembler, malgré les
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différences de dimensions transversales que ceux-ci peuvent @ présenter du fait des tolérances de fabrication;
ne pas donner lieu, sur ces faces, à des pressions unitaires trop élevées, car il en résulte, d'une part, une contraiste exagérée aux déplacements relatifs des extrémités des rails provoqués par les changements de température, et, d'autre part, une usure rapide des portées, de telle sorte que le joint peut être, à lui seul, une cause de retrait prématuré des rails; constituer, avec les rails à réunir, un assemblage tel que la-rigidité de la file ne soit pas affaiblie; se maintenir parfaitement compact malgré les chocs et les vibrations dûs aux charges roulantes.
Le demandeur a déjà décrite notamment dans le brevet Belgique n 378.026 du 9 mars 1931, un procédé d'assem- blage qui répond, de par son principe même, à la plupart des conditions sus-énoncées. En particulier, selon ce procédé, qui consistait à encastrer les extrémités de rail dans une pièce d'assemblage dont lesdites extrémités étaient en quelque sorte solidarisées par un effet de coin, on reconstituait parfaitement la continuité du rail.
Toutefois, selon ce procédé antérieur, le oentaet entre les rails, d'une part, et la pièce d'assemblage ou les cales de serrage, d'autre part, s'exerçait sur des surfaces relati- vement étroites, en l'espèce la faee inférieure du champignon de roulement et la face supérieure du patin ou champignon inférieur.
En outre, aux composantes verticales du couple d'encastrement des rails dans la pièce d'assemblage, on-ne pouvait opposer /l'Il '1.1 . ne résistance relativement limitée, du fait de la faible épaisseur de l'âme des rails. Il en résultait, de toute façon, la nécessité de donner à la pièce d'assemblage une longueur assez importante, surtout si l'on tenait compte de l'augmentation de la charge des essieux et de la vitesse des trains; cette longueur importante se traduisait par une augmentation du prix de revient
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et par un maniement plus difficile.
Pour remédier à de tels inconvénients,conformément à la présente invention, on opère l'assemblage, non plus sur les extrémités des rails eux-mêmes, mais sur des embouts que l'on vient souder auxdites extrémités, une telle disposition permettant de satisfaire à la totalité des conditions posées ci-dessus, puisqu'on à la possibilité de choisir pour les embouts en question les formes et profils les mieux appropriés aux buts à atteindre, et permettant d'ailleurs, cette disposition, d'opérer une pose rapide, étant donné que le procédé de soudure des rails est aujourd'hui couramment appliqué.
Pour mettre en oeuvre ladite disposition, on pourra s'y prendre de nombreuses manières, notamment suivant le type de l'appareil à prévoir pour réaliser l'assemblage entre les deux embouts, étant entendu que, dans chaque cas, il y aura de toute façon intérêt à choisir pour ces embouts un profil qui soit différent du profil du rail courant et qui permette, non seulement d'augmenter les surfaces de portée sur les organes dudit appareil, mais encore de renforcer l'âme de f açon qu'elle puisse mieux résister aux chocs produits par le passage des roues (l'un rail sur l'autre.
En outre, dans le cas particulièrement intéressant où ledit appareil comporte une pièce d'assemblage présentant des sortes de mâchoires contre lesquelles se produit l'encastrement à l'aide de coins, l'ensemble sera fait de préférence tel que l'ouverture desdites mâchoires permette de faire pénétrer les embouts par le dessus, ce qui évite qu'on ait à les enfiler par le bout.
On réalisera, notamment, cette dernière condition, en ayant recours à une disposition qui présente d'ailleurs d'autres avantages et selon laquelle on donne aux embouts, sur au
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moins partie de leur longueur, une forme de double champignon 1,
2 et dont le champignon supérieur 2 sert de chemin de roulement tandis que le champignon inférieur 1 sert à l'assemblage;
l'en- semble étant tel qu'on puisse opérer l'encastrement desdits embouts sur la pièce d'assemblage, par la venue en contact et le blocage, d'une part, du champignon 1 contre le fond ou plan- cher 3 de la pièce d'assemblage P, et, d'autre part, des faces latérales de ce même champignon contre les mâchoires M de ladite pièce où contre les cales telles que C prévues pour assurer le serrage ,
Un ensemble de ce genre peut être obtenu, par exemple, de l'une des manières suivantes.
Pour ce qui est des embouts, on peut les éta- blir(par moulage, forgeage, matriçage etc.), soit en la même matière que les rails proprement dits, soit éventuellement en un alliage à haute résistance, et, concernant leur forme, on peut les faire, soit à profil continu, soit à profil variable, la section étant notam- ment renforcée à leur extrémité libre à l'aplomb du joint, sur- tout dans le cas où cette extrémité est taillée en biseau.
Il y a bien entendu intérêt à effectuer cette @ taille en biseau, puisqu'en même temps qu'elle assure un passage progressif d'un rail sur l'autre, elle permet d'adopter une plus grande marge dans le s déplacements relatifs dûs aux dilata- tions ou contractions thermiques; en effet, pour un biseau taillé par exemple à 30 , un déplacement longitudinal de 4cm donnera lieu à une fente, entre les deux embouts biseautés en regard, d'une largeur inférieure à 2 cm, Mais il est alors nécessaire de renforcer l'âme à l'aplomb de ces biseaux.
Sur les fige 5 à 10, on a représenté à titre d' exemple une forme de réalisation d'un embout conforme à l'inven- tion.
Il est constitué de deux champignons 1, 2 dont les sections sont notablement plus importantes que celles du rail,
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ainsi que visible sur là fig. 8, où le profil du rail est repré- senté en pointillé.
Le champignon inférieur comporte par exemple deux faces inclinées avantageusement à un angle voisin de 45 , faces sur l'une desqu'lles s'exercera le serrage de l'une des mâchoires
M en m,n, tandis que sur l'autre s'appuieront les cales C, en r, s. On voit que, d'une part, ces surfaces d'appui peuvent être aussi étendues qu'on le désire et, d'autre part, leur inclinai- son emportante permet d'ajuster les deux embouts à assembler de telle façon qu'il n'y ait pas de désaffleurement sensible dans leur alignement longitudinal.
Cette forme du champignon inférieur permet diantre part d'en réduire la largeur, de telle façon qu'il puisse être aisément intoduit par le dessus de la pièce d'assem- blage,
Enfin, du côté du biseau 11, c'est-à-dire du joint, où l'effort tranchant est maximum, la section s'élargit de façon à devenir par exemple substantiellement rectangulaire, comme re- présenté fig, 10 .
Pour ce qui est de la pièce d'assemblage, on lui donne toute forme appropriée permettant d'encaisser, sur une lon- gueur minimum, les efforts d'encastrement, ce pourquoi, avanta- geusement, on la renforce aux endroits où s'exercent plus spécia- lement les composantes du couple d'encastrement, c'est-à-dire au centre et aux extrémités: c'est ainsi par exemple que le plan- cher de cette pièce sera consolidé en son centre, où les efforts d'encastrement sont dirigés de haut en bas, par des nervures 4, disposées par exemple à l'extérieur.D'autre part, la section trans- versale de l'ensemble de la pièce d'assemblage P sera choisie de façon à présenter un moment d'inertie tel que la rigidité du rail courant soit largement rétablie lorsque les deux embouts à assem- bler y sont encastrés;
et, à chaque extrémité, sera prévue au moins une nervure 5 pour résister à la composante d'encastrement dirigée de bas en haut.
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Et on donne bien entendu, aux faces travaillantes des mâchoires M, des formes appropriées à celles des faces corres- pondantes des embouts et des cales avec lesquelles elles coagis- sent.
L'une des mâehoires s'appliquera par exemple directement en]1 n sur les faces correspondantes du champignon 1.
L'autre mâchoire présentera des surfaces d'appui propres à coagir avec deux cales C, l'ensemble étant tel, qu'en rapprochant ces deux cales, on provoque un serrage et un blocage du rail contre l'une des mâchoires en m n, contre le fond de la pièce d'assem- blage en p q , et contre lesdites cales en r s ,
Ces surfaces d'appui comporteront par exemple, d'une part, deux rampes c d (fig* 1 et 3) disposées aux deux ex- trémités, sur une longueur convenable et à la partie supérieure. lesquelles rampes sont par exemple telles qu'elles soient coupées, par desplans transversaux au rail, suivant des droites (telles que c d fig.
1) d'inclinaison moindre que la droite correspon- dant s, r, et par des plans axiaux suivant deux séries de droites obliques convergeant vers la partie médiane de l'assemblage et, d'autre part, deux faces d'appui a b, de préférence parallèles à l'axe du rail (bien qu'éventuellement elles pourraient,, el- les aussi, réaliser un effet de coin! .
Les faces c d et a b, parfaitement dressées, cor- respondent à de semblables faces sur le s deux coins dont la forme est définie par l'obligation d'assurer un parfait contact en a d, a b, r s, l'ensemble étant de toute façon tel que la posi- tion des coins soit stable et que la mâchoire correspondante soit assez rigide pour résister aux composantes d'encastrement appliqués en a b, c d.
Pour exercer l'effort de serrage et de blocage, on a par exemple recours à un boulon 6 qui traverse les deux ca- les C et qui permet de les rapprocher l'une de l'autre, en com- binaison avec un ressort puissant 7 qui sollicite constamment lesdits coins l'un vers l'autre sous l'effet des trépidations,
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un tel système, étant donc à auto-serrage et à rattrapage automatique de jeu, ce qui est de nature, en maintenant un contact parfait entre les portées et compte tenu, d'autre part, du grand développement de la surface de ces parties, à limiter considérablement, dans le temps, l'usure des pièces en contact.
L'ensemble du joint ainsi réalisé peut être supporté -- mais non nécessairement -- par deux traverses T, lesquelles ne reçoivent, du point de vue statique, que des efforts du même genre que les traverses de voie courantes. Quant aux effet@ du choc, d'ailleurs très atténués par la disposition en biseau (ou tout autre ayant le même effet) de l'extrémité des rails, ils sont transmis au ballast par l'intermédiaire de la pièce d'assemblage P, dont la masse amortit considérablement les vibrations, par suite de sa force d'inertie. Les travaux d'entretien néces. saires pour maintenir la stabilité du joint doivent être, de ce fait, très allégés .
Avantageusement, on complétera l'ensemble qui précède par des moyens propres à limiter les déplacements relatifs des rails par rapport à la pièce P, sous l'effet des dilatations ou contractions thermiques, lesquels moyens seront réalisés par exemple en faisant comporter, aux embouts 1, 2, une saillie 8 propre à venir s'engager dans une fenêtre telle que 9, ménagée dans le plancher de la pièce P (fig. 4).
Enfin, il y a lieu de noter que l'invention permet, par ailleurs, de résoudre de façon très satisfaisante le problème du joint isolant.
On peut en effet donner aux embouts de rails un profil tel que la superficie des portées soit augmentée dans une proportion suffisante pour que les pressions unitaires entre ces portées deviennent assez faibles pour être supportées sans usure anormale par les matériaux usuellement employés pour assurer :..'l'isolement des rails .
La fig. 11 montre ce que pourrait être un tel profil et indique l'emplacement à donner à l'isolant 10 . Dans
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ce cas, la saillie 8, sous le patin, est supprimée et l'écarte- ment des rails peut être réglé et maintenu, par exemple par l'intermédiaire des traverses les plus voisines, l'écartement de ces traverses étant maintenu constant par des barres d'accouple- ment et les rails y étant fixés, sans cheminement possible, par des dispositifs du type de ceux actuellement employés à cet ef- fet.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un ensemble présentant, par rap- port aux procédés et dispositifs du genre en question déjà exis- tants de nombreux avantages, notamment, celui de rétablir la continuité statique du rail celui de maintenir fermement encastré, àans jeu posible, dans la pièce d'assemblage, chacun des deux rails$ celui de comporter une coupe des extrémités des rails qui, d'une part, assure le passage progressif des charges rou- lantes dtun rail sur l'autre, et, d'autre par%, permet, par la possibilité d'augmenter l'amplitude des mouvements thermiques aux extrémités des rails, l'emploi de barres très sensiblement plus longues que celles auxquelles on est pratiquement limité' par l'éclissage usuel,
celui d'assurer un serrage permanent des pièces en con- tact ce serrage étant constamment renforcé par l'effet, sur le ressort qui sollicite les coins, des trépidations dues aux char- ges roulantes, celui de diminuer la fatigue des traverses qui encadrent le joint et de contribuer au maintien de leur stabilité, celui de réduire au minimum les contraintes opposées aux variations thermiques de la longueur des barres et celui d'une pose facile, étant donné que les opérations de soudure sont maintenant d'unepratique courante.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement
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à ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réali- sa%ion étant plus spécialement envisages; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
Résumé.
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