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COMPAGNIE DE FIVES-LILLE9 résidant à PARIS.
ANALYSEUR D'EFFORTS.
Les tuyauteries que l'on trouve dans les installations thermi- ques ou chimiques modernes sont soumises à des contraintes considérables du fait de la circulation de fluides chauds et sous pression. Il est donc essentiel de connaître ces contraintes et de chercher à les limiter par un choix convenable des formes et des liaisons.
On peut calculer les réactions dues aux liaisons, mais dès que les tuyauteries comportent des branchements multiples, les calculs sont extrêmement longs et compliqués Aussi a-t-on proposé de déterminer ces réactions par mesure sur des modèles réduits, reproduisant à une échelle appropriée l'ensemble de la tuyauterie, en utilisant pour ces détermina- tions des analyseurs d'efforts placés en des points convenablement choisis de ces modèles réduits.
Dans la technique actuelle de ces déterminations on fixe à la tuyauterie, à l'endroit où l'on veut analyser les réactions, une croix à six branches situées dans trois plans orthogonaux, chacune des branches agis- sant sur un levier en porte-à-faux, de telle façon que les efforts trans- mis par la croix se traduisant par des flexions desdits leviers.
Chaque levier porte sur ses faces opposées,normales à la direction de l'effort transmis, des résistances électriques en fil fin identiques, disposées sui- vant des lignes brisées à multiples segments sensiblement parallèles à la longueur du levier et connectées dans un pont de Wheatstone, de telle façon que les différences qui apparaissent du fait des modifications de longueur et de section de ces résistances lors de la flexion du levier soient révé- lées par le galvanomètre du pont, dont la lecture donne une mesure de l'ef- fort en question.
La présente invention a pour objet un analyseur d'efforts con- stituant un perfectionnement de l'appareil connu et assurant une plus gran- de sécurité dans Inexactitude de la mesure des composantes des réactions à étudier
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Suivant l'invention, la croix à six branches dans trois plans orthogonaux de type connu, à fixer au modèle par le prolongement d'une de ces branches, est logée sans contact dans un boîtier portant à l'opposé de la branche de fixation de la croix un prolongement pour la fixation du boîtier,et les branches de la croix sont en contact à leurs extrémités et par paires opposées dans un des trois plans orthogonaux différents, avec des aiguilles opposées butées contre le boîtier, ces aiguilles portant chacune une résistance en fil fin ou jauge,
dont la valeur varie suivant l'effort de compression supporté par l'aiguille
Les butées des aiguilles dans le boîtier sont constituées par des vis, ce qui permet de régler leur compression. Chaque aiguille est de préférence formée d'un tube métallique de petit diamètre et de paroi très mince, bouché aux extrémités par des pièces formant pointes pour leur libre appui dans des empreintes tronconiques ou crapaudines de la croix et des butées et portant, collé sur sa périphérie, un support flexi- ble d'une résistance en fil fin disposée suivant une ligne brisée à multi- ples segments sensiblement parallèles à la longueur du tube après collage du supporto
L'invention sera décrite dans ce qui suit en référence aux des- sins annexés,
dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'analyseur d'effort dans l'un des plans orthogonaux de la croix qui contient l'axe des prolon- gements de fixation de la croix et du boîtier; la figure 2 est une coupe dans l'autre plan orthogonal conte- nant cet axe; la figure 3 est une coupe transversale dans le troisième plan orthogonal perpendiculaire à cet axe; la figure 4 est une vue en plan de dessous de l'appreil tel qu' il est représenté à la figure 1; la figure 5 représente à grande échelle une des aiguilles en coupe axiale.
L'analyseur d'effort objet de l'invention comporte ainsi qu' on l'a dit un boîtier fixe et une croix à six branches dans trois plans orthogonaux logés dans ce boîtier et stabilisée dans celui-ci entre des aiguilles.
Le boîtier est formé par l'usinage soigné d'un bloc 1.
L'intérieur est dégagé par tournage suivant un axe que l'on appellera axe principal en une chambre cylindrique 2 dont les fonds annulaires tronco- niquez 3 et 4 se limitent à des ouvertures cylindriques 5 et 6. La premiè- re est bouchée par un couvercle 7 ayant un centrage dans l'ouverture 5 et tenu par quatre vis 8. Ce couvercle porte suivant l'axe principal un pro- longement en forme de tige cylindrique ou queue 9, qui permet de fixer le boîtier
Par l'ouverture 6 fait saillie le prolongement 10 de la branche principale 11 d'une croix à six branches semblables 11, 12, 13, 14, 15, 16 dans trois plans orthogonaux, logée dans la chambre 2 du boîtier mais sans contact avec ses parois Des coupures en croix 17 du fond 4 à 450 du plan de la figure 1 permettent d'introduire la croix dans le boîtier.
Le prolongement 10 de la branche principale de la croix porte en bout des moyens de fixation au modèle à étudier. Celui-ci est en géné- ral composé de barres reproduisant à échelle réduite la conformation d'une tuyauterie. Les moyens de fixation peuvent consister en une plaque de tête 18 du prolongement 10, à empreinte cylindrique, sur laquelle peut être serrée par deux vis 19 une plaque 20 de serrage à empreinte symétrique, la barre du modèle 21 à l'endroit où l'on veut analyser les efforts étant te- nue dans ces empreintes par serrage de la plaque 20, ce qui la rend soli- daire de la croix,relativement au boîtier dans la position que représen-
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tent les dessins .
Dans chacun des trois plans orthogonaux qui correspondent respectivement aux figures 1, 2 et 3, les deux branches opposées 13 et 14,
11 et 12, 15 et 16 de la croix sont tenues à leurs extrémités entre deux aiguilles opposées 22 prenant respectivement appui contre des vis de butée opposées 23, à tête moletée, vissées dans des trous taraudés du boîtier opposés deux à deux dans le plan considéré.
Dans le plan où se trouvent les axes des branches 11, 12 et
13, 14 (figure 1) les vis de butée 23 traversent les fonds du boîtier sui- vant une "première direction parallèle à l'axe principal des branches
11 et 12, deux échancrures 24 du couvercle 7 donnant libre passage à cel- les du fond adjacente Dans le plan où se trouvent les axes des branches
11, 12 et 15, 16 (figure 2) les vis de butée 23 traversent les fonds suivant une "deuxième direction" orthogonale à l'axe principal dans l'épaisseur des fonds 3 et 4.
Enfin dans le plan où se trouvent les axes des branches 13 , 14 et 15 , 16 (figure 3) le boîtier a conservé de tournage une ceinture 25 , usinée au contour polygonal que montre la figure 3,de façon à ménager une épaisseur suffisante pour la bonne tenue des vis 23, dont les axes ont une "troisième direction" orthogonale aux deux précéden- tes. En outre cette ceinture 25 est percée radialement de trous taraudés 26 face aux bouts des branches 13, 14, 15 , 16, pour pouvoir recevoir des vis non représentées, qui permettent d'immobiliser provisoirement la croix à l'intérieur du boîtier lors du montage de l'appareil.
Les aiguilles 22, comme le montrent les figures 1 à 3 et la fi- gure de détail 4, sont constituées par des tubes à parois mince de faible diamètre par rapport à leur longueur, 27. Ces tubes, en métal, sont bou- chés aux deux extrémités par des pièces d'acier 28 emboîtées à force et prolongeant le tube par une pointe 29 à bout mousse. Chaque tube porte un fil de résistance fin ou jauge, replié suivant une ligne brisée à seg- ments rapprochés sensiblement parallèles à l'axe du tube. Chaque jauge est collée à un support isolant souple qui sert de moyen de fixation, ce support étant enroulé et collé sur le tube. On a désigné cet ensemble par 30, les connexions des extrémités jointives de la résistance par 31.
Les extrémités des vis de butée 23 et les branches de la croix dans l'axe de montage des aiguilles sont creusées de trous 32 de plus grand diamètre que les aiguilles et à fond conique servant de crapaudines aux aiguilles.
Pour utiliser l'analyseur d'effort, on bloque d'abord la croix dans le boîtier au moyen des quatre vis d'immobilisation provisoire, vissées dans les trous 26, après desserrage des vis de butée 23, de façon à ne pas soumettre les aiguilles 22 à des contraintes qui pourraient les fausser. La croix est alors rendue solidaire du modèle, formé par exemple de barres reproduisant la conformation d'une tuyauterie, au point où l'on veut mesurer les contraintes supportées, dans une position correspondant par exemple à celle d'une liaison de la tuyauterie réelle.
Le boîtier est alors immobilisé par un organe de blocage de position appropriée bloquant la tige 9 Les résistances des diverses aiguilles, par des connexions groupées en un câble de raccordement non représenté, sont connectées en pont dans les appareils de mesure, qui peuvent comprendre un amplificateur suivant un montage approprié quelconque qui ne fait pas partie de l'inven- tion
On enlève les vis d'immobilisation de la croix et serre les vis de butée 23 au minimum de compression des aiguilles pour lequel l'in- strument de lecture indique l'égalité des résistances.
On peut alors sou- mettre le modèle à des contraintes par déplacement mesuré du boîtier de façon à reproduire dans le modèle et à son échelle les efforts réels dé- veloppés au point de liaison considéré et effectuer la lecture des compo- santes d'efforts recherchées sur l'instrument de lecture Les efforts transmis à la croix par le modèle déterminent en effet des compressions dif- férentes des aiguilles se traduisant par des déséquilibres des résistances que décèle l'appareil de mesure.
Les lectures peuvent se faire successive-
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ment pour les composantes d'efforts dans les trois plans orthogonaux,grâ- ce à un dispositif de commutation approprié des résistances des aiguilles contenues dans ces trois plans On peut ainsi connaître les efforts réels développés dans une liaison de l'appareillage étudié à l'aide du modèle réduit.