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La présente invention concerne un procédé de fabrica- tion de tronçons tubula.ires se rétrécissant sous une forme tron- conique qui, lorsqu'ils sont emboîtés les uns dans les autres, forment un mât servant à supporter des lignes électriques, anten- nes, appareils, d'éclairage, drapeaux, etc. et qui est appropriée d'une façon générale, comme support, tel que poteau, -hampe ou au- tre élément tubulaire analogue. En outre, l'invention s'étend à un mât tubulaire fabriqué suivant ce procédé. Les divers tronçons de tubes tronconiques sont fabriqués par roulage,,de pièces de tôle ordinaires découpées de façon appropriée et par leur assemblage, au moyen d'un ou plusieurs joints longitudinaux.
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On connaît diverses constructions de ce genre. On a uti- lisé à cet effet la soudure autogène ou soudure électrique. Mais, ces constructions ne conviennent que pour des tôles d'acier de fai- ble résistance qui donnent en conséquence des mâts lourds et qui nécessitent de plus une protection coûteuse contre la corrosion. Le zinage au feu s'est montré inacceptable. La soudure de feui les d'aluminium résistant à la corrosion est extrêmement difficile, coû- teuse,et n'est en outre économiquement possible qu'avec des épais- seurs de tôle de 3 mm au minimum à 6 mm au maximum, abstraction fai- te que pour de longues pièces tubulaires de petit diamètre, il fau- drait encore des dispositifs spéciaux de maintien compliqués et coûteux pour les bords à souder.
En outre, les feuilles ou tôles en alliage AlMg laminées non bonifiables, qui seraient particulière- ment appropriées au point de vue construction, subissent une dimi- nution'de solidité d'environ 50% dans les zones màrginales du fait de la soudure et, en outre, leur résistance à la corrosion, s'en trouve considérablement diminuée. Ces conditions limitent les di- mensions des mats et occasionnent aussi, le plus souvent, un gaspil lage de matière dans une partie du mât.
Un autre système connu évite la soudure, mais utilise des languettes congruentes estampées sur les deux éléments à assem- bler, les deux languettes opposées étant entrecroisées. Cet assem- blage présente l'inconvénient d'être relativement faible et de faire saillie légèrement aux extrémités d'emmanchement; mais, en particulier, l'enfilage de deux languettes opposées avec des lon- gueurs de tronçons tubulaires de 2 à 4 m représente une opération extrêmement délicate endommageant souvent les languettes et deman- dant un nombre d'heures de travail non supportable économiquement.
L'application pratique recherchée depuis quelque temps a donc de nouveau été rendue impossible à cause de ces difficultés et des frais trop élevés qu'elle comportait. De même, le rivetage ordinai- re peut être utilisé , mais il faut que les rivets soient fraisés des deux côtés aux extrémités d'emmanchement; en autre,, dans la
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partie intermédiaire, il faut appliquer les procédas de rivetage invisibles spéciaux utilisés dans la. construction aéronautique en raison de l'inaccessibilité de cette partie, ce qui élëve de nou- veau les frais à un montant non supportable pour cette application.
Abstraction faite des difficultés du joint d'assemblage, les parties d'emmanchement choisies aussi courtes que possible pour économiser la matière sont soumises à une très,forte charge dans le ,sens tangentiel lorsque le mât est soumis à des efforts de fle- xion, ce qui donne facilement lieu à des coudages et ruptures de joint.
Le procédé'selon la présente invention évite tous les inconvénients mentionnés 'ci-dessus.
Ce procédé consiste en ce que l'on perce seulement des trous rectangulaires sur l'une des parties de tôle du joint, puis on estampe et cambre seulement des tiges de rivets sur la matière de l'autre partie de.tôle aux endroits correspondant aux trous prér mentionnés, ces tiges étant ensuite introduites dans les trous cor- respondants de 1-'autre partie et y étant rivées.
Le joint d'assemblage peut être réalisé par soudure électrique par points aux parties d'extrémité facilement accessi- bles des tronçons de tube et la partie médiane non accessible aux machines à souder par points peut être assemblée de la manière in- diquée.
Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes.de réalisation de l'objet de 1-'invention.
La figure 1 est une coupe -longitudinale d'un mât tubu- laire conique ordinaire composé de tronçons.
La figure 2 est une coupe longitudinale d'un mât tubu- laire conique composé de tronçons à plusieurs couches avec augmen- ta.tion progressive du nombre de couches de la pointe au pied.
La figure 3 est une coupe longitudinale d'un tube à plusieurs couches composé de tronçons à diamètre constant.
La figure 4 est la coupe -transversale d'un tronçon de
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tube en une seule pièce comportant un seul joint
La figure 5 est la coupe trasnversale d'un tronçon de tube en deux parties, composé de deux demi-coquille et présentant deux joints.
La figure 6 représente l' équivalent, de la figure 4, mais avec une section polygonale au lieu de ronde
La figure 7 représente l'équivalent de la figure 5 avec une section à douze angles avec deux joints.
La figure 8 est une ;coupe trasnversale montrant comment deux tronçons ronds successifs sont enfilés l'un dans l'autre.
La figure 9 montre l'équivalent de deux troncons hexa- gonaux successifs dans la zone d'emmanchement.
Les figures 10, 11, 12, 13 représentent les éléments de l'assemblage du joint séparément, en coupe et en élévation, puis emmanchés et finalement rivés.
La figure 14 montre des exemples des diverses possibi- lités de disposition des tiges de rivets le long du joint à recou- vrement.
Les figures 15 et 16 montrent en coupe transversale le joint à verrou en T emboîté et rivé.
Les figures 17 et 18 représentent une réalisation parti- culière de 1'assemblage à rivets à têtes fraisées.
Les figures ':19 et 20 sont-des coupes transversales de 1'assemblage à rivets à l'aide d'un rulan de joint séparé.
La figure 21 représente l'asemblage à l'aide d'un joint double dirigé alternativement d'un côté et de 'l'autre, qui est constitué par la combinaison de deux joints individuels,
La figure 22 représente divers troncons de tubes en construction mixte, c' est-à-dire que des zones d'emmanchement sont soudées par points et que des parties médianes sont rivetées se- lon le procédé--
La figure 23 représente le montage d'un mât composé de tronçons rétrécissant d'un côté, des zones successives (de haut
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en bas) étant exécutées respectivement en couches simples,en cou- ches doubles et en couches triples.
Les figures 24 à 33 représentent.en plan et en coupes un exemple pratique d'un assemblage complet de tôles suivant le procédé.
Les figures 24 à 26 représentent le bord de la tôle'seu- lement perforé.
.Les figures 27 à 29 représentent .le bord correspondant de l'autre côté du joint avec les tiges-de.rivets cambrées.
Les figures 30 et 32 sont des coupes des deux bords du joint engagés l'un dans l'autre.
Les figures 31 et 33 sont des coupes du joint terminé.
La figure 34 représente le montage d'un mât composé de tronçons. rétrécissant des deux côtés sous une forme tronconique, la partie médiane du mât qui est la plus sollicitée comportant deux couches et les deux parties extérieures du mât n'étant construites qu'en une seule couche.
La construction normale représentée à la figure 1 d'un mât tubulaire consiste en ce que les divers tronçons coniques 1,
2, 3.sont emmanchés les uns dans les autres et sont assemblés fixe- ment entre eux aux zones d'emmanchement et aux zones de recouvre- ment 4. Le mât peut aller en s'amincissant soit d'un seul côté, soit vers les deux extrémités.
, Etant donné qu'en particulier dans le cas de mâts de grande hauteur, les moments fléchissants croissent d'une manière extrêmement progressive, ceci exigerait des épaisseurs de tôles anormales qui ne pourraient plus être assemblées par des moyens aussi simples.'La figure 2 montre une autre construction dans la- quelle la résistance nécessaire à la flexion doit être obtenue également lorsqu'on utilise des tôles relativement minces et par conséquent faciles à travailler par emmanchement de plusieurs tron- çons les uns par dessus les autres au pied du riât.
Les divers élé- ments en forme de tronçons' coniques sont emmanchés de façon multi-
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ple et de la même longueur les uns par dessus les autres et les un: dans les autres, de sorte qu'il y a au moins deux couches superpo- sées dans toute section droite. Pour éviter une perte de natière, il est avantageux de diminuer progressivement le nombre de couches allant vers la pointe, ce qui permet dans chaque cas de réaliser la construction en n'utilisant que la matière absolument nécessaire et, en outre, d'obtenir une flexion répartie dune manière réguliè- re sous charge.
Ceci évite la concentration de la déformation se produisant sous charge sur une petite zone telle qu'elle se produit dans les mâts en une seule couche; surtout dans ceux présentant une épaisseur de paroi constante en empêchant ainsi les ruptures redoutées dues à la fatigue des mats. Dans la 'construction en plu- sieurs couches, il faut qu'il y ait à chaque fois, entière le tron- çon le plus intérieur et le tronçon le plus extérieur, une zone de recouvrement 5 suffisante pour utiliser complètement le nombre de couches choisi dans chaque cas à l'intérieur de cette zone et éli- miner les ruptures qui seraient inévitables sans ce recouvrement.
Des essais pratiques ont montré que cette longueur de recouvrement ne doit pas être inférieure à 30% du diamètre dont s'agit, car au- trement, il se formerait des zones faibles ayant tendance à la rup- ture. Il y a lieu de considérer encore que, lors d'une forte fle- xion du mât, les couches multiples produisent entre elles un frot- tement qui amortit dans une grande mesure et empêche les oscill'a- tions. Des mâts d'une construction de ce genre ont effectivement montré une résistance à la tempête qui n'était pas obtenue de beau- coup avec le mode de construction à paroi simple. Cette construc- tion permet de fabriquer des mâts et poteaux très élancés ayant des propriétés de solidité tout à fait étonnantes.
Un mât tubulaire selon cette construction en plusieurs couches à diamètre constant est représenté à la figure 3. Le mât convient en particulier pour des éléments d'appui et des éléments de construction lorsqu'un moment résistant constant est nécessaire.
Il y a ici aussi des recouvrements 6 qui lient la couche extérieure
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et la couche intérieure à transmission de force.
Les tronçons peuvent être construits selon leur diamètre, l'épaisseur de la tôle, etc., en une tôle unique 8 ( figure 4) ou bien en deux demi-coquilles 9, 10 (figure 5) ou encore en plusieurs coquilles partielles.
Les endroitsde recouvrement et de joint sont choisis de façon qu'ils correspondent, lors de l'emmanchement des tronçons 11, 12 (figure 8) dans les recouvrements, en évitant qu'il se forme des intervalles, ce qui assure en même temps une sécurité supplé-, mentaire contre la tors-ion.
Les tronçons ou coquilles partielles ne peuvent pas ou ne,peuvent être que très difficilement roulés en raisons de leur conicité. La courbure doit donc se faire au moyen de pression à ra- battre en courbant de petites zones étroites dans le sens de la longueur, ce qui permet de tenir compte de la conicité. Ceci néces- site un travail en reposant à chaque fois la tôle sur environ 1 cm de la périphérie, de sorte que la courbure prend beaucoup de temps et est coûteuse. Cet inconvénient est évité en donnant aux coquil- les partielles non pas une forme ronde, mais une section polygona- le, ordinairement avec six à douze angles. Ceci permet d'obtenir la courbure avec une petite fraction du temps et des frais en ne réduisant pratiquement pas la solidité.
Les joints à recouvrement peuvent aussi être réalisés plus facilement, car on n'utilise plus une base d'appui ronde, mais une base d'appui plane.
Le procédé de rivetage même consiste à estamper (figure 10'à 13), dans le bord 16 d'une tôle, des trous 17, tandis que des tiges de rivets 18 sont estampées et cambrées dans le second bord de tôle 15 du joint. Les tiges de rivets 18 sont ensuite introdui- tes dans les trous 17 (figure 12) et elles sont rivées; les têtes de rivets 19 (figure 13) établissent l'assemblage. Selon la natu- re de la matière utilisée, le plus souvent des alliages d'aluminium mais aussi de l'acier, les tiges de rivets sont réalisées soit sous une forme sensiblement carrée, soit sous une forne oblongue..D'une
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manière analogue à ce qui se fait dans les rivetages ordinaires, la disposition des rivets peut se faire en une, deux ou plusieurs ran- gées parallèlement ou avec décalage.
La figure 14 montre quelques possibilités de disposition des tiges de rivets pouvant être choi- sies selon les nécessités.
Le mode de rivetage indiqué ci-dessus peut être facile- ment réalisé, comme des essais pratiques 1'ent montrée avec des épaisseurs de 2 à 6 mm de tôle en alliage d'aluminium, tant le mode décrit que la réalisation fraisée particulière représentée aux figures 17, 18 et 24 à 33 pouvant être appliqués lorsque la tête de rivet affleure la surface de la tôle.
Dans le cas de tôle très mince, par exemple 1 mm, ce mode de rivetage n'est toutefois plus possible en pratique. Dans ce cas, il faut appliquer une variante du rivetage. Dans un bord' 22 de la tôle, on n'estampe qu'un seul trou; toutefois, la tige de rivet 23, formée sur le bord de tôle 21 (figure 15 et 16) n'est plus seulement cambrée, mais en même temps repliée sur elle -même.
Lors du rivetage, ce rivet rabattu est comprimé en forme de T, ce qui donne le rivet à tête plate 24 établissant l'assemblage. Avec des matières particulièrement résistantes, ce rivetage intégral cause des difficultés parce que la déformation nécessaire de la matière pour le rivetage ne peut pas se produire ou donner lieu à des fissures. Dans ce cas, le principe peut être appliqué en outre en estampant seulement des trous dans les deux extrémités des co- quilles partielles de la tôle 25, 26 (figure 19), ce qui n'est pas possible facilement avec une matière plus dure. Les tiges de rivets 28 sont estampées et cambrées à partir d'une bande de recouvrement particulière 27 qui est 'en une matière plus molle appropriée au ri- vetage (figures 19, 20).
En raison de la plus faible solidité de la matière molle, cette bande est fabriquée en tôle plus épaisse de façon correspondante. Etant donné que la bande de recouvrement ne représente qu'un petit pourcentage du poids total, ce système per- met de faire usage des propriétés de tôles très solides, ce qui
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n'est pas possible avec le proc'-oé appliqua jusuu.'ici ;..(}'ltiol1né au début d'entrecroisement de languettes congruentes ou de soudure.
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Enfin les tiges de rivets peuvent être choisies dans le cas d'une disposition en une ou plusieurs ranges alternative- ment ou suivant d'autres combinaisons à chaque fois en tôles diffé- rentes. '
La figure 21 montre une construction dans laquelle chaque bord de tôle présente, en section, à chaque fois une tige de rivet 32, 33 et à chaque fois un trou 34, 35. Les têtes de ri- vets se trouvent alors sur des côtés opposés, ce qui rend le rive- tage un peu plus difficile; les deux bords des tôles peuvent être estampés avec le même outil, car leurs formes sont identiques en les tournant de 180 .
Un assemblage particulièrement fort, analogue à celui des figures 17 et 18, est représenté aux figures 24 à 33 dans toutes ses parties et phases de production. Le bord de tôle 50 pré- sente deux rangées de trous 51, 52. Le bord coopérant 53 présente les tiges de rivets cambrées 54, 55, qui sont plus longues dans ce cas que dans l'exemple des figures 17, 18.
Les tiges 54, 55 sont enfilées dans les trous corres- pondants 51, 52 jusqu'à ce que les bords de tôle 50 et 53 viennent se recouvrir. Lorsque les tiges 54, 55 (figures 30, 32) sont rabat-) tues (figures 31, 33), on.obtient non seulement la tête de rivet fraisée usuelle, mais la partie de tôle 50 est enfoncée par les tiges 54, 55 dans les trous 54a, 55a produits par elle. De ce fait, comme dernière phase du procédé, il se forme des languettes secon- daires 57, 58 qui sont sorties directement à travers les bords des trous 54a et 55a mêmes.
En conséquence, les languettes 57, 58 sont enfoncées latéralement dans les trous 54a, 55a et y sont bloquées de façon pratiquement indégageable, ce qui augmente considérable- ment la solidité sans qu'il soit nécessaire de frapper plus forte- ment le joirit, ce qui provoquerait sa déformation. Les essais pra- tiquesont montré que les meilleures solidités sont obtenues lors-.
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que la longueur de tige (par rapport à la largeur) est calculée de façon'que la languette secondaire résultant de ce procédé reçoive au moins une tête approximatiement carrée. Dans ce cas, les !en- guettes se déchirent plutôt qu' elles se dégagent de leur siège d'en- foncement latéral.
Toutes les constructions réalisées jusqu'à présent de mâts tubulaires composés de tronçons, quelle que soit la façon dont leur joint a été établi, présentent une difficulté fondamentale et une fabrication coûteuse: étant donné que les moments de flexion, qui se produisent jusqu'à ce qu'interviennent une surcharge et un coudage, sont tous dirigés dans le sens longitudinal, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du mât. il ne se produit dans les divers tronçons, abstraction faite des zones d'emmanchement, que des charges tangentielles insignifiantes. Mais, dans les zones d'emman- chement, les charges longitudinales' se transforment en forces tan- gentielles très considérables qui ont tendance à faire éclater les joints aux extrémités.
Ceci a pour conséquence qu'il faut utiliser une structu- re de joint ayant une. solidité d'à peu près 100%, ou bien que la matière existante ne peut être utilisée que pour un faible pourcen- tage. En fait, cet inconvénient a conduit à ce que 1-'application pratique du joint à deux languettes congruentes entrecroisées connu occasionnait des grandes pertes. D'autres part, il est pratiquement impossible avec les lon;s tronçons de tube (ordinairement 2 à 4 m), étant donné les diamètres qui se presentent, d'établir un joint d'as- semblage par soudure électrique et par Joints, bien que ce procédé serait en principe comme tel de beaucoup le plus approprié et le plus économique pour cela.
En fait, les machines de soudure électrique par points modernes n cessitent, lors du faconnage de tôles d'alliage d'alu- minium, en premier lieu ces intensités de courant allant jusqu'à 60.000 ampères et plus pour les épaisseurs venant en question et, en ouvre,une pression de pressage subséquente d'environ une tonne.
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Ces deux conditions ne sont pas réalisables techniquement clans un joint de t--pe continu, en ra,iscn des 'longueurs se présentant par rapport au diamètre, mais seule Lent pour une courte longueur aux extrenimités.
Le procédé réunit tous les avantages de tous les modes d'assemblage sans présenter leurs inconvénients. Conformément à. ce procédé, les joints des zones d'emmancement 40 (figure 22) sont formés à l'aide'de machines à souder par points électriques quel- conques commandées soit à la main, soit automatiquement suivant un programme. Etant donné'que les zones d'emmanchement ont normalement une longueur qui est de une à deux fois le diamètre, ce mode de sou- dure ne présente pas de difficultés et peut être exécuté sans plus avec les machines existantes. Il est possible d'obtenir sur un joint fournis à une charge, sans aucune sorte de difficulté, une so- lidité qui est sensiblement la même que celle de la tôle pleine.
La partie du joint 41 placée dans l'intervalle, et qui n'.e st que faiblement chargée dans le sens tangentiel, est formée suivant le présent procédé de rivetage, le joint même pouvant être beaucoup simplifié et être établi avec un petit nombre de tiges de rivets. Ceci donne, sur le joint à languettes entrecroisées men- tionné, une économie dans la production du joint de plus de 60 à 80% en particulier lorsqu'on prend en considération les difficul- tés et le temps considérable passé pour l'engagement des deux lan- guettes congruentes croisées l'une par rapport à l'autre et d'au- tres procédés.
On peut en même temps, réaliser d'importantes écono- mies de matière, car on obtient à l'endroit critique, c'est-à-dire à la zone d'emmanchement, facilement une solidité du joint de 90% par rapport à une solidité de joint trouvée par des essais prati- ques de 30 à 35% au maximum dans le procédé de joint à languettes congruentes mentionné.
Conformément aux différents diamèrtres, aux différentes charges, aux différentes épa.isseurs de tôle, etc. des divers tron- çons, on peut aussi réaliser le rivetage d'une façon différente
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dans'diverses zones (voir 36, 37, 38), pour réduire les fraisau minimum dans chaque cas.
Le mât en plusieurs coquilles 45 est représenté à la. figure 23' en deux sections.. 11 explique en particulier la manière dont le moment Désistant de sa construction' peut être adapté sans difficulté au' moment fléchissant se produisant selon, le calcul par le mode de construction décrit. En consequence, la zone supérieure 46 présente une construction à. coquille unique ou simple épaisseur, la zone mé'diane 47 une construction, à deux coquilles où deux épais- seurs et la zone inférieure 48, ou se produit le plus grand moment fléchissant., une construction à trois coquilles ou trois épaisseurs.
Ceci peut naturellement être réalisé dans toutes les variantes et avec des nombres de coquilles encore'plus grands sans perdre les avantages de l'utilisation d'épaisseurs de tôles susceptibles d' être travaillées' et de poids unitaire acceptable des éléments.
Le mât en aiguille représenté à la figure 34 montre de nouveau les grands avantages de la construction décrite à plusieurs coquilles ou épaisseurs, du fait que, sans utiliser des diamètres excessifs (donnant lieu de nouveau à de plus grandes charges produi tes par la pression du vent), la zone médiane particulièrement com- promise par le coudage peut être construite avec une force appro- priée.
La pièce médiane biconique 60, 60a nécessite dans ce cas également une seconde couche 59, 59a, tous les éléments étant reliés en une unité au joint transversal médian 61 et un procédé de soudure venant pratiquement seul en question pour cela. Etant donné que la solidité d'un joint de soudure aux alliages de métaux légers appropriés pour ces mâts ne s'élève pour la sollicitation à la traction qu'à environ 50 à 55% de la solidité de la tôle, il faut utiliser pour les éléments 59, 59a, 60, 60a une matière plus épaisse,de façon correspondante ou bien il faut souder des ailettes 62 qui transmettent les forces se produisant par les joints' longi- tudinaux aux parties de tôle non affaiblies.
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Il est important à cet égard, en particulier dans le cas de l'aluminium, de limiter à environ 3,5 nun les épaisseurs de tôle pour la soudure électrique par points en raison de la conduction , thermique et des très fortes intensités de courant nécessaires ; par, conséquent, le mode de construction décrit représente la seule pos- sibilité d'utiliser les avantages de ce procédé d'assemblage, avec des mâts de grande hauteur, fortement sollicités, qui nécessitent de grandes épaisseurs de parois.
Diverses modifications peuvent d'ailleurs être apportées aux formes de réalisation, représentées et décrites en détail, sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé de fabrication de tronçons tubulaires tron- coniques qui forment un mât ou poteau par emmanchement les uns sur ou dans les autres et qui sont constitués par des tôles de métal recourbées en une ou plusieurs parties reliées par des joints longi- tudinaux, caractérisé en ce que dans chacun des joints longitudi- naux séparés il est estampé dans l'une des parties de tôle parti- cipantes exclusivement des trous et dans la seconde partie de tôle coopérante, il est exclusivement estampé et cambré seulement des tiges de rivets en la même matière, ces tiges de l'une des parties de tôle étant introduites dans les trous correspondants de l'autre partie'de tôle et rivetées.