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Entretoises, spécialement destinées aux chaudières de locomotives.
La présente invention se rapporte à des entretoises d'une seule pièce, lisses ou pourvue de filets ou de rainures, destinées particulièrement aux chaudières de locomotives, entretoises qui sont percées de part en part, qui présentent dans leur partie médiane un corps cylindrique et qu'on rend étanches dans les parois des chaudières en chassant dans leurs extrémités à plus grand diamètre, ou têtes, un ou plusieurs mandrins.
Dans les entretoises de ce genre, la transition entre l'extrémité à plus grand diamètre du tête et le corps plus faible, le plus souvent à section cylindrique, recevait jusqu'à présent tant à l'extérieur qu'à l'intérieur un profil convexe, c'est à dire sphéroîdal On a constaté maintenant que ces entretoises, notamment lorsqu'elles sont en acier ou en un autre matériau présentant une grande résistance à la flexion, se brisent facilement par suite de la dilatation
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thermique plus grande des parois de la boite à feu en comparaison de celle des parois de la chaudière proprement dite.Les ruptures ont lieu principalement dans les rangées extérieures d'entretoises de la boite à feu, c'est à dire partout où le déplacement d'une extrémité de l'entretoise par rapport à l'autre est relativement grand.
En ce qui concerne l'entretoise elle-même, on constate le plus souvent la rupture dans la section qui forme la transition entre la tête d'entretoise serrée dans la paroi et le corps, le plus souvent cylindrique, à section plus faible.
Pour réduire le danger de rupture, on a déjà essayé de rendre cette partie plus élastique en y tournant ou en pressant des rainures ou encoches de décharge dans le profil extérieur de la partie précitée, ce qui a conduit toutefois à des efforts dépassant les limites admissibles aux endroits ainsi affaiblis.
On a proposé en outre de réduire la section du corps de l'entretoise graduellement, éventuellement jusqu'au-delà de la limite admissible de travail, de sorte que le corps affecte dans son ensemble une forme conique, afin que l'entretoise puisse mieux s'adapter à. la dilatation thermique entravée de la boite à feu par rapport à la chaudière proprement dite.Mais ceci conduit à des déformations très considérables de la paroi de la boite à feu et par suite à des changements de rayon considérables des courbures entre les parois latérales et la plaque tubulaire ou la paroi où se trouve la porte, qui sinon, au- raient une grande tendance à la rupture ou à la formation de fissures lorsque la boite à feu est en acier ou en alliages.
On a essayé aussi d'augmenter la sécurité à la rupture des entretoises creuses en donnant à la transition entre la tête et le corps cylindrique une forme extérieure simplement conique.
Dans le même ordre d'idées, on a augmenté le diamètre de l'alésage cylindrique qui s'étend de part en part et on l'a accru en outre, en fonction du diamètre croissant extérieur de l'entretoise, en espérant ainsi contribuer à l'effet de décharge @
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du profil extérieur du corps de l'entretoise.
Mais, du fait que la section minima est déterminée par l'effort de traction, il se produit ainsi une augmentation considérable du moment d'inertie et par suite de la rigidité de l'entretoise, ce qui d'autre part entraine de plus hautes résistances à la flexion. Il n'y a pas de doute que, de deux tubes qui possèdent la même section, celui dont l'alésage intérieur est le plus grand possède la plus grande résistance à la flexion.
Mais abstraction faite des défauts techniques précités des diverses propositions pour empêcher la rupture des entre- toises, leur réalisation entraine, dans la plupart des cas, une augmentation appréciable de leur prix de revient, ce qui pré- sente une grande importance vu qu'il s'agit d'objets, fabriqués en grandes quantités.
La présente invention se fonde sur la constatation que, lorsqu'on façonne les entretoises, en particulier celles qui sont creuses et dont les têtes présentent un alésage plus grand, la forme donnée à la partie de transition entre la tête et le corps le plus souvent cylindrique, a une importance considéra- ble pour la sécurité contre la rupture de l'entretoise et qu'il importe de donner une forme particulièrement favorable au point de vue de la technique de la résistance des matériaux, nor seulement aux parties extérieures, mais aussi aux parties in- térieurés du corps.
La formé sphéroïdale précitée des parties extérieure et intérieure de la zone de transition entre les têtes et le milieu du corps présente le désavantage que la section rigide des têtes qui, pour réaliser une étanchéité du- rable, doivent être maintenues aussi perpendiculairement que possible par rapport à la paroi, s'étend sur une distance inu- tilement longue dans la chambre d'eau pour passer ensuite assez brusquement à celle du corps cylindrique à diamètre faible qui, par suite du déplacement de la paroi de la boite à feu, prend ainsi une position fortement oblique par rapport à l'enveloppe
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de la chaudière proprement dite.
Ceci provoque, d'une part, de fortes poussées dans le sertissage de l'entretoise dans la paroi, et par conséquent un manque d'étanchéité prématuré de l'entretoise, par suite de la déformation plastique du filet et, d'autre part, surtout des efforts de flexion élevés aux parties de transition, des deux-côtés entre les alésages plus grande des têtes et le perçage de contrôle de la partie médiane de l'entretoise, efforts qui, particulièrement pour les matières très élastiques, peuvent conduire facilement à, une rupture.
Ces incongénients sont écartés conformément à l'invention, et l'on réalise ainsi une forme d'entretoise à la fois durable et peu coûteuse à produire, aussi bien pour des matériaux très élastiques que pour des matériaux ductiles, du fait que tant la partie de transition extérieure entre la tête et le corps cylindrique de l'entretoise que la partie de transition entre les alésages à plus grand diamètre dans les têtes et l'alésage plus étroit de la partie médiane du corps, reçoivent une forme conique de manière que les épaisseurs de paroi dans les parties de transition restent presque invariables.
Des essais exécutés à titre de comparaison entre la forme sphérodale et celle donnée suivant l'invention, à 1a partie de Lransition, le reste de l'entretoise ayant les 1 mêmes dimensions, on fait constater une augmentation tout à fait surprenante de la résistance à la rupture des entretoises suivant l'invention, et cela dans des proportions qui ne pouv¯aient pas être prévues.
La nouvelle forme donnée aux entretoises en co:nparaison d'une forme conique calculée théoriquement pour la partie constituant le corps présente l'avantage extrêmement, important pour la production en grande série, qu'il n'est pas nécessaire de les produire, comme ces dernières, entièrement sur des tours à gabarit, pur décolletage, travail dans lequel la forme de la conicité dépend aussi bien de la longueur que du diamètre de la tête de l'entretoise, ce qui impliquerait une grande augmentation du prix de revient par suite des 40 longueurs différentes environ
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et des 5 diamètres différents, par conséquent environ 200 dimensions différentes des entretoises.
A cela il y a lieu d'ajouter que la réalisation de la forme du corps au moyen d'outils produisant des copeaux' implique pour les barres tubulaires un diamètre extérieur plus grand que celui de la tête finie% Par contre, les entretoises,suivant l'invention, peuvent, tout comme les entretoises ordinaires qui toutefois ne.sont pas assurées contre la rupture, être formées, à partir de barres creuses de même section que la. paroi médiane du corps, par refoulement et élargissement simultanés des extrémités des barres sur des machines à forger, la formation de 5 grosseurs différentes de la tête n'exigeant par exemple que 5 matrices, quelle que soit la longueur des entretoises.
En comparaison des entretoises qui ne présentent une forme conique qu'en c.e qui concerne l'extérieur du passage du corps à la tête et qui ont un alésage cylindrique de part en part, sans élargissement des extrémités de ces entretoises, il y a l'avantage supplémentaire, important pour l'obtention d'un joint, qu'on peut maintenir la forme la plus favorable des évid ements pour un élargissement convenable des têtes.
Les passages des évidements coniques aux alésages de plus grand et de plus petit diamètre qui s'y raccordent peuvent, s'il est nécessaire, être arrondis.
Sur le dessin annexé on a représenté en coupe longitudinale par les figures ! à 4, des entretoises suivant l'invention
Les figures 1 et 2 représentent des entretoises dont les têtes ont même diamètre, mais dont les longueurs totales sont différentes et qui ne se distinguent que par la longueur du corps cylindrique creux (a) tandis que les têtes (b) et les parties de transition (c) qui s'y raccordent ont exactement les mêmes dimensions.
La figure 3 montre une entretoise qui correspond à celle représentée par la figure 2 en ce qui concerne la longueur et
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la section au milieu du corps, :nais qui présente des têtes plus grosses avec des alésages correspondants de plus grand diamètre et, par conséquent, un passage de conicité plus accentuée entre la partie élargie frontale et l'alésage de contrôle dont le diamètre est plus faible.
La figure 4 montre l'application de la même idée à une entretoise bi-métallique dans laquelle un noyau (e) en acier est enrobé à la façon connue, entièrement ou en partie, d'une enveloppe (f) en métal non ferreux. A l'extrémité de gauche, on représenté à titre d'exemple le revêtement s'étendant jusqu'au bout, à l'extrémité de droite, l'enveloppe ne s'étend que jusqu'au commencement de la partie de l'entretoise qui est mandrinée dans la tôle.
Dans tous les cas, l'épaisseur de paroi est à peu près uniforme dans la partie qui raccorde l'anneau formé par la tête à la partie médiane de l'entretoise.