Brevet FR2033269A1 — publié le 19701204

01M5 i 2033269 La présente invention concerne des structures cylindriques de poids réduit constituant des conduits ou des éléments ana- ' logues, et un procédé pour leur fabrication. La relation avantageuse entre la résistance et le poids 5 des structures composites est bien connue. Une structure composite convenant particulièrement pour des conduits ou des éléments analogues comporte une âme en nid d'abeilles ou d'une autre forme alvéolaire entre deux enveloppes en feuilles, l'une à l'intérieur et l'autre à l'extérieur du conduit. Pour le montage de ces conduits, 10 il est souvent nécessaire ou désirable qu'ils comportent des anneaux pleins ou des brides faisant partie intégrante de la structure composite du conduit. Des boulons ou des vis peuvent ainsi être utilisés pour fixer une partie en amont sur la structure devant être raccordée à ce conduit. 15 Dans le cas des conduits de grand diamètre, il est parti culièrement difficile de fixer des brides pleines à la structure composite du conduit et d'obtenir la résistance nécessaire au point de fixation. Cette difficulté peut être attribuée au fait que les brides doivent être liées de façon adhérente au moins à l'une des 20 enveloppes de l'ensemble composite avec une zone de liaison circulaire essentiellement uniforme pour obtenir une distribution uniforme des contraintes dans la feuille mince. Les adhésifs convenables pour une telle liaison nécessitent une épaisseur uniforme de la couche entre les surfaces Hées pour que la résistance soit satisfai-25 santé. Le respect de tolérances de fabrication pour les brides des enveloppes de grand diamètre pour obtenir un intervalle réglé pour la couche d'adhésif est à la fois difficile et coûteux. Une autre difficulté est le maintien de la position axiale voulue d'une bride au moment de sa liaison à un conduit ayant une 30 extrémité tronconique parce que la distance dans le sens -radial pour la couche d'adhésif varie en fonction de la position dans le sens axial. Les mêmes problèmes existent quand des brides de montage doivent être fixées à des enveloppes cylindriques à paroi mince qui 35 ne sont pas des constituants de conduits par exemple les enveloppes des fusées qui peuvent aussi être considérées comme des conduits de poids réduits. 70 Û1M5 2 2033269 L'invention a pour objet de résoudre le problème de la fixation d'anneaux ou de brides de montage à des conduits ou des organes analogues de poids réduits, et en particulier à des conduits composites légers. 5 L'invention a par suite pour objet un conduit ou un éLé- ment analogue léger comportant au moins un anneau de montage d'une forme appropriée,par exemple une bride, ainsi qu'un procédé pour le former. Un conduit ou élément analogue selon l'invention est 10 obtenu en télescopant une bride de montage- pour qu'elle concorde avec une partie formant une bande circulaire d'une enveloppe cylindrique à paroi mince qui peut être une partie d'un conduit composite. La bride de montage et l'enveloppe forment ensemble une gorge circulaire en V dont un côté est défini par la partie de l'enveloppe 15 formant une bande et l'autre partie est définie par une surface de la bride de montage. La paroi de l'enveloppe mince délimitant la gorge est supportée pendant l'assemblage pour empêcher sa déformation en s'éloignant de la bride de montage. Une bague fendue en forme de coin ayant un développement sensiblement de 36O0 est intro-20 duite dans cette gorge circulaire en V en plaçant un adhésif entre cette bague en coin et les parois de la gorge. Une pression suffisante est exercée sur la bague pour la déformer radialement et une couche d'une épaisseur pratiquement uniforme est obtenue entre la bague en coin et l'enveloppe, ainsi qu'entre la bague en coin et la 25 bride de montage pour que celle-ci soit fixée à l'enveloppe. Des cales d'épaisseur sont de préférence utilisées pour maintenir directement la distance entre la bague en coin et la gorge quand la bague en coin fléchit sous la pression. Il est préférable de plus, pour la formation d'un conduit 30 composite, de lier le matériau alvéolaire à la surface extérieure de l'enveloppe et ensuite de lier une seconde enveloppe sur le matériau alvéolaire et la bride de montage pour former un conduit composite comportant une bride de montage d'une grande résistance et d'une grande sécurité. 35 Le procédé selon l'invention pour former des conduits légers ou des éléments analogues est caractérisé par la mise en place de façon télescopique d'une bride de montage autour d'une partie circulaire d'une enveloppe cylindrique à paroi mince pour former 70 01' 3 2033269 une gorge annulaire en V dont un côté est défini par la bande de l'enveloppe et l'autre est défini par une surface de la bride de montage en supportant l'enveloppe pour empêcher le fléchissement de sa partie formant la gorge en s'éloignant de l'anneau de mon-5 tage, à placer line bague en coin fendue d'un développement sensiblement de 360° dans la gorge en V avec interposition d'un adhésif entre la bague en coin et les surfaces de la gorge, à exercer sur la bague en coin une pression suffisante pour la déformer radiale-ment et pour obtenir une couche d'adhésif pratiquement uniforme 10 .entre la bague en coin et l'enveloppe ainsi qu'entre la bague en coin et. la bride de montage et à provoquer le. durcissement de l'adhésif pour fixer la bride de montage à l'enveloppe. Un conduit léger ou un élément semblable selon l'invention est caractérisé par une enveloppe cylindrique à parois minces, 15 une bride de montage entourant l'enveloppe et formant avec celle-ci une gorge circulaire en "V dont un côté est défini par une bande de l'enveloppeet l'autre côté est défini par la surface de bride de montage et une bague en coin fendue fixée dans la gorge par un adhésif sous la forme d'une couche d'une épaisseur pratiquement 20 uniforme entre la surface de l'enveloppe et la bague en coin et entre la surface de la bride de montage et la bague en coin. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en référant au dessin annexé, sur lequel; 25 la figure 1 représente schématiquement en coupe partielle une extrémité d'un conduit selon vm mode de mise en oeuvre de l'invention, la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, 30 figure 3 est une coupe montrant l'une des étapes de la fabrication d'un conduit par le procédé selon l'invention, et la figure 4 représente en perspective une partie àx matériau utilisé pour la liaison de la bride à l'extrémité du conduit. Le conduit représenté sur la figure 1 comporte une âme 35 métallique 10 en nid d'abeilles ou alvéolaire entre une enveloppe intérieure 12 et une enveloppe extérieure 14. Ces enveloppes 12 et 14 sont liées à l'âme 10. Ce type de structure composite en sandwich est bien connu. Il a de nombreux avantages évidents en raison du rapport élevé entre la résistance et le poids. 70 01 '^5 2033269 L'enveloppe intérieure 12 est de préférence formée d'une feuille métallique mince et l'enveloppe extérieure 14 d'une feuille de résine, par exemple une résine époxyde, armée de fibres de verre. 5 Une bride de montage 18 forme conjointement avec une bande circulaire de l'enveloppe intérieure 12 une gorge en V. Une bague en coin fendue 16 est liée dans cette gorge par un adhésif 17 d'une épaisseur pratiquement uniforme. L'enveloppe extérieure 14 est liée à la bague en coin 16 ainsi qu'à la bride de montage 18. 10 La bague en coin comporte une partie saillante mince 20 orientée vers l'âme 10 pour réduire la concentration de contraintes aux endroits où des enveloppes 12 et 14 s'étendent au-delà de l'âme 10 et sont liées à la bague en coin. La structure décrite ci-dessus permet une fixation de 15 grande résistance entre la bride de montage 18 et le reste du conduit composite du fait qu'il existe une couche d'adhésif d'épaisseir réglée avec précision entre la bague 16 et l'enveloppe 12 ainsi l'épaisseur réglée de la couche d'adhésif est obtenue 25 en plaçant d'abord l'enveloppe intérieure 12 sur un mandrin 26 de forme conique correspondante (figure 3). L'anneau de montage 18 est ensuite placé autour du mandrin contre une butée 28 réglable, à la distance axiale voulue à partir de l'extrémité de l'enveloppe intérieure 12. L'enveloppe intérieure 12 et la bride de montage 18 30 forment une gorge circulaire 29 en V. La bague en coin 16 est fendue comme il a été indiqué ci-dessua. Cette bague est de préférence divisée en deux moitiés et son développement circulaire est légèrement inférieur à 360°, ce développement circulaire étant qualifié ci-dessus comme "sensiblement de 360°". Les deux moitiés dp la 35 bague en coin sont placées de la façon représentée sur la figure 3 avec des bandes d'adhésif 30 recouvrant les surfaces du coin. Ces bandes d'adhésif 30 (figure 4) sont de préférence.en résine partiellement durcie, par exemple une résine époxyde durcie à l'état B contenant une armature en tissu à mailles•ouvertes. Quand la bague 70 03M5 5 2033269 en coin 16 est en place, des pistons J>2 repoussent la bague dans la gorge en V avec une pression distribuée uniformément dans le sens circulaire. La pression utilisée est suffisante pour comprimer l'adhé-5 sif 30 jusqu'à ce que. les surfaces devant être liées ne soient plus séparées que de l'épaisseur du tissu. Comme la bague en coin fendue 16 peut se déplacer librement dans la direction axiale ainsi que dans la direction radiale, ce déplacement permet une distance uniforme entre les surfaces liées par l'adhésif. L'opération de liai-10 son est terminée après la réduction de l'épaisseur de la couclie à la valeur voulue en fonction des conditions nécessaires pour la résine choisie. Il est facile de voir que le procédé de fabrication décrit ci-dessus permet des écarts relativement larges pour des to-15 lérances relatives au diamètre de l'enveloppe intérieure 12 ainsi qu'aux différents diamètres de la bride de montage 18. En premier lieu, une enveloppe intérieure 12 peut être supportée par le mandrin conique 26 dans une plage large de positions assurant un appui ferme et en empêchant son déplacement par rapport à la bride de 20 montage pendant l'établissement de la pression de la façon décrite ci-dessus. En second lieu, la butée 28 est réglée pour positionner' correctement la bague à la position axiale voulue par rapport à l'enveloppe 12 (et au conduit composite final). La bague en coin fendue est repoussée sous pression d'une distance axiale variable 25 nécessaire pour obtenir l'épaisseur voulue autour de l'enveloppe intérieure 12. Dans certains cas, l'âme 10 et l'enveloppe extérieure 14 peuvent être supprimées pour former un conduit léger ou un élément analogue comportant une pièce annulaire ou une bride de montage d'une grande résistance. 20 Bien entendu, la description qui précède n'est pas limi tative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 70 01M5 6 2033269 REVEMDIÇATIOKS 1. Procédé pour former un conduit léger ou un élément analogue caractérisé par la mise en place télescopiquement d'une pièce annulaire de montage telle qu'une bride de fixation autour d'une partie circulaire d'une enveloppe cylindrique à paroi mince 5 pour former entre les deux une gorge circulaire en V dont -un côté est défini par la surface de l'enveloppe et l'autre par une surface de la pièce de montage, l'utilisation d'un support pour empêcher la déformation de la partie de l'enveloppe correspondant à la gorges l'introduction d'une bague en coin fendue d'un développement circu- 10 laire sensiblement égal à 360° dans la gorge en V avec un adhésif interposé entre la bague en coin et les surfaces de la gorge, l'application à la bague en coin d'une pression suffisante pour provoquer son déplacement radial et établir une couche d'adhésif d'une épaisseur pratiquement uniforme entre la bague en coin et l'envelop- 15 pe ainsi qu'entre la,bague en coin et la pièce de montage, et le durcissement de l'adhésif pour lier la pièee de montage à l'enveloppe. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par l'uti lisation d'éléments formant des cales entre les parties en coin 20 de la bague fendue et l'enveloppe éb la pièce de montage respectivement pour régler avec précision l'épaisseur de la couche d'adhésif. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé enœ que les cales sont obtenues en enveloppant les parties en coin de la 'bàgue fendue avec une bande d'adhésif contenant un tissu avant l'in- 25 troductiori de la bague dans la gorge afin que le tissu constitue des cales quand la bande est comprimée du fait de la pression exercée sur la bague fendue. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caracté-tisé par l'application d'une âme alvéolaire liée à la surface de 30 l'enveloppe et l'application d'une seconde enveloppe liée à l'âme sur le côté opposé pour constituer un conduit composite. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé par l'emmanchement télescopique d'une enveloppe cylindrique à parois minces sur-un mandrin formant un support pour l'enveloppe pendant l'appli- 35 cation de la pression à la bague en coin fendue, la mise en forme de cette enveloppe intérieure pouvait constituer la paroi intérieure du conduit composite et l'introduction d'une bague en coin en deux moitiés dans la gorge en V. BjfcO ORIGINAL 70 01445 7 2033269 6. Conduit ou autre élément léger caractérisé par une enveloppe cylindrique à paroi mince, une pièce annulaire de montage, telle qu'une bride de fixation, entourant en partie l'enveloppe pour former entre les deux une gorge circulaire en V dont un côté 5 est défini par une partie circulaire de l'enveloppe et l'autre par une surface de la pièce de montage, et une bague en coin fendue fixée dans la gorge par un adhésif ayant line épaisseur pratiquement uniforme entre la surface de l'enveloppe et la bague en coin fendue et entre la surface de la pièce de montage délimitant la gorge et 10 la bague en coin fendue. 7» Conduit léger selon la revendication 6 caractérisé en ce que la pièce de montage entoure la surface extérieure de l'enveloppe du conduit, et des éléments formant cales sont disposés entre les parties en coin de la bague fendue et l'enveloppe et 15 entre les parties en coin de la bague fendue et la pièce de montage. 8. Conduit selon la revendication 7 caractérisé par une âme alvéolaire liée.à la surface extérieure de l'envelqppe du conduit et une seconde enveloppe liée à la surface extérieure de l'âme et à la surface extérieure de la pièce de montage. 20 9. Conduit léger selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'enveloppe intérieure est en métal et l'enveloppe extérieure en résine armée de fibres.