Brevet FR2333742A1 — publié le 19770701

L'invention a pour objet un dispositif de fixation des extrémités d'un produit en bande, tel qutun fil ou un feuillard, enroulé extérieurement sur un corps cylindrique pour assurer un frettage du corps. Depuis longtemps, pour augmenter la résistance des parois de corps cylindriques tels que par exemple des conduites ou des au toclaves sous pression, on utilise des frettages de renforcement entourant la paroi extérieure du corps cylindrique. Le frettage peut titre obtenu au moyen d'anneaux répartis le long de la paroi au contact de cel3e-ci, mais on a également proposé dtenrouler sur la paroi extérieure du corps une bande telle qu'un fil ou un feuillard métalique qui est soumis à une certaine tension pour réaliser une précontrainte-de la paroi. Cette bande peut Outre enroulée en hélice, avec un certain pas, parallèlement à lXaxe longitudinal du corps cylindrique de façon à obtenir un frettage recouvrant l'ensemble de la paroi.Mais on peut aussi enrouler la bande en couches superposées de façon à former un anneau de frettage, le corps étant ainsi renforcé par des anneaux écartés les uns des autres et répartis le long de la paroi cylindrique. La tension de la bande peut titre obtenue à l'enroulement du fil, par exemple en freinant le fil de façon à obtenir un allon- gement de celui-ci, ou bien/ -procédés connus. On peut ainsi enrouler la bande sous une tension juste nécessaire pour obtenir une bonne application, puis réaliser une expansion du corps permettant de dépasser la limite d t élasticité de la paroi du corps sans dépasser celle de la bande. Dans ce procédé de frettage à froid, connu sous le nom de procédé Ferrand, la précontrainte est obtenue par la déformation permanente de la paroi cylindrique lorsqu'on supprime la pression, la frette, restée dans le domaine dlas- tique, étant tendue. Dans tous les cas, il est nécessaire d'amarrer solidement les extrémités de la bande. Lorsqu'on utilise des fils, ceux-ci sont munis généralement dtorganes d'accrochage tels que des boutons obtenus par écrasement, ou des cales biaises qui prennent appui sur des pièces dtancrage fixées à la paroi du corps cylindrique par soudage brasage ou autre procédé. Quel que soit le mode de fixation adopté, on crée ainsi des solutions de continuité sur le corps de l'appareil sous pression qui sont favorables au développement de contraintes supplémentaire 4 ns la paroi du corps. La présente invention a pour objet un dispositif de fixation des extrémités d'un produit en bande permettant d'éviter ces inconvénients, et spécialement adapté à 11 enroulement de feuillard en couches superposées. Le dispositif de fixation selon l'invention se compose d'une pièce d'ancrage en forme de U comprenant une base incurvéeayant la forme d'une portion de cylindre s'appliquant contre la paroi du corps cylindrique et deux joues -latérales s1 étendant vers l'extérieur suivant deux plans perpendiculaires à l'axe du corps, lesdites joues étant munies de parties d'accrochage de deux tees ancrage munies de parties correspondantes et fixées chacune à une extrémité de la bande, la base de la pièce en U étant pincée entre la paroi du corps cylindrique et la bande enroulée. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la pièce d'ancrage en forme de U s'étend sur un secteur de la périphérie du corps cylindrique et est associée à au moins une pièce de guidage en forme de U formant une goulotte entourant le reste de la périphérie du corps cylindrique et dont la base est pincée entre la bande enroulée et la paroi du corps cylindrique et a une épaisseur croissante dans le sens de ltenroulement, l'augmentation d'épaisseur d'un ctté à l'autre de la pièce d'ancrage étant égale à l'é- paisseur de la bande. L'invention va maintenant être décrite, en se référant à deux modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples et représentés sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue partielle, en perspective ét schématique du dispositif de fixation selon l'invention. Les figures 2a, 2b et 2c sont des vues, respectivement de dessus, en coupe transversale et en coupe longitudinale de la pièce d'ancrage. Les figures 3a et 3b sont des vues, respectivement de dessus et en coupe longitudinale de l'organe d'accrochage d'une bande. Les figures 4a et 4b sont des vues, respectivement en cou-pe longitudinale et en coupe transversale d'une variante de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté en perspective une portion de la paroi cylindrique 1 sur laquelle sont enroulées, de droite à gauche, dans l'exemple représenté, deux couches de feuillard 2 et 3. Selon l'invention, l'extrémité 21 du feuillard 2 est munie d'un organe d'accrochage 22 qui s'appuie sur une pièce d'ancrage 4. Dans l'exemple représenté, le feuillard 2 est enroulé en deux couches. I1 s'enroule donc vers la gauche, repasse au-dessus de ltex- trématé de départ 21, et l'autre extrémité 23, est munie, selon l'invention, d'un organe d'accrochage 24 qui vient prendre appui sur la méme pièce d'ancrage 4. Sur les figures 2a, 2b, 2c, on a représenté, respectivement en vue de dessus, transversale et en coupe longitudinale, la pièce d'ancrage 4. Celle-ci a, en coupe transversale, la forme d'un U et comprend une base 41 qui, comme on le voit sur la figure 2, a la forme d'une portion de cylindre dont le rayon est égal au rayon extérieur du corps cylindrique à fretter, De la sorte, la pièce 4 s'applique parfaitement sur la paroi 1 du corps cylindrique.D'autre part, la base 41 du U est prolongée par deux Joues latérales 42 qui s'étendent vers l'extérieur suivant des plans perpendiculaires à l'axe de la paroi cylindrique 1. Sur les parois internes des joues 42 sont ménagés des éviZ dements en forme/cannelures 43 qui s'étendent radialement, dans des directions sensiblement perpendiculaires à la base 41, Comme on l'a représenté sur les figures 3a et 3b, la pib- ce d'accrochage 22 fixée sur l'extrémité 21 de la bande se compose d'un plat échancré sur ses cotés de façon à ménager des dents 220 dont le profil correspond, avec un faible Jeu, à la sedan des cannelures 420 de la pièce 4. De la sorte, lorsqu'on l'on enroule le feuillard sur le corps cylindrique, on bloque son extrémité 21 en engageant les dents 220 de ltorgane d'accrochage 22 dans les cannelures 420 de la pièce 4.On enroule alors le feuillard autour du corps cylindrique, sur un ou plusieurs tours, et l'organe d'accro chage 24 fixé à l'autre extrémité 23 du feuillard est muni égale240 ment de dents/qui s'engagent dans les cannelures 420 de la pièce 4. 3ien entendu, la position de l'organe a'accrochage 24, c'est-à-dire la longueur du feuillard enroulé sur le corps cylindrique, a été calculée en fonction de la tension appliquée sur le feuillard de façon que les dents de l'organe dtaccrochage 24 correspondent bien à la fin de l'enroulement aux cannelures de la pièce 4. On voit ainsi que la pièce 4 est en équilibre puisqu'elle est soumise par les organes d'accrochage 22 et 24 à des tractions égales en des sens opposés, et que sa base 41 est pincez entre la paroi extérieure du corps cylindrique 1 et le feuillard enroulé. Sur la figure, les organes d'accrochage ont été munis dtun certain nombre de dents, pour répartir les efforts, mais il est bien évident qutune seule dent suffirait pour assurer llaccrochase du feuillard. Pour assurer une bonne application du feuillard sur le corps cylindrique, il faut tenir compte de l'épaisseur de la base 41 de la pièce 4 de l'organe d'accrochage 22. Â cet effet, on dispose le long de la périphérie de la paroi cylindrique une pluralité de guides 5 en forme de U et qui forment une goulotte entourant le corps cylindrique et à l'intérieur de laquelle est placé le feuillard. Chaque guide 5 a donc la forme d'un U muni d'une semelle cy- lindrique appliquée contre la paroi du corps 1 et prolongée par deux joues latérales entre lesquelles est placé le feuillard. On pourrait utiliser une seule goulotte entourant tout le corps cylindrique, mais pour faciliter la pose, il est préféra- ble d'employer une pluralité de pièces de guidage 5. D'autre part, les différentes pièces de guidage sont séparées les unes des autres par un jeu e (figure 1) qui permet à la goulotte ainsi formée de s'adapter aux variationsde diamètre du corps à fretter dues d'une part à la tension du feuillard à l'enroulement et d'autre part éventuellement aux déformations du corps, par exemple à son expansion pour assurer le frettage à froid du corps cylindrique après l'en- roulement du feuillard. les bases des pièces de guidage 5, forment is cPle3compen- sant l'épaisseur de la base 41 de la pièce d'ancrage 4 et de l'or- gane dtaccrochage 22. D'autre part, pour tenir compte de ltépais- seur du feuillard, la base des pièces de guidage 51 ait une épaisseur aui augmente progressivement, dans le sens de ltenroulement, d'un cbté à l'autre de la pièce 41, de telle sorte que, comme on le voit sur la figure, la base 510 de la dernière pièce de guidage 50 dans le sens de l'enroulement, arrive dans le prolongement de l'extré- mité 21 du feuillard, la différence d'épaisseur entre la première et la dernière pièce de guidage étant ainsi égale à l'épaisseur du feuillard. De la sorte, l'enroulement et la transmission des efforts de frettage s'effectuent dans de bonnes conditions. Si l'on enroule une nouvelle couche de frettage, on utilise, comme on l'a représenté sur la figure, une nouvelle pièce d'ancrage 6. Cette pièce d'ancrage 6 peut dtre placée à tout endroit le long de la périphérie du corps cylindrique, mais le plus souvent, on la placera à cOté de la pièce d'ancrage 4 de la première couche. La base 61 de la pièce d'ancrage 6 servira donc de cale dtépaisseur et aura une épaisseur égale à celle de la base 41 de la pièce d'ancrage 4 augmentée de l'épaisseur de l'organe d'accrc, chage 22. Les joues 62 de la pièce d'ancrage 6 seront munies, comme pour la nièce d'ancrage 4, de cannelures 620 dans lesquelles s'engageront les dents/meanagées sur les cOtés d'un plat 32 fixé sur l'extrémité 31 du feuillard 3 et constituant l'organe d'accrochage de départ dudit feuillard. La pièce d'ancrage 32 du second feuillard 3 aura la meme épaisseur que la pièce d'ancrage 22 du premier feuillard 2. On placera d'autre part tout le long du feuillard 2, une pluralité de cales 7 ayant la mtme épaisseur que les pièces dtancrage. De la sorte, la face supérieure de la dernière cale dtépaisseur 70, dans le sens de l'enroulement, se trouvera placée dans le prolongement de la face supérieure de la pièce d'ancrage 24 placée à l'extrémité du feuillard. Ainsi l'enroulement du feuillard 3 se fera suivant une spirale régulière, et la transmission des efforts sera assurée dans d'excellentes conditions. On pourra donc enrouler le feuillard 3 sur plusieurs couches, puis comme indiqué précédemment, engager dans les cannelures 620 de la pièce 6 les dents ménagées sur une pièce d'ancrage placée à l'extrémité du feuillard, comme cela a été indiqué pour le premier enroulement 2. On pourra de la même façon, enrouler d'autres feuillards dont les extrémités seraient fixées sur d'autres pièces d'ancrage remplaçant certaines pièces de guidage 5. Cependant, si on le préférait on pourrait fixer les extrémités de tous les feuillards enroules sur une seule pièce d'ancrage mais il est évidemment préférable de diminuer les efforts en les répartissant sur plusieurs pièces. L'engagement sur les cannelures de la pièce d'accrochage feuillard ne présente pas de difficulté. En revanche, pour familiter l'accrochage de l'autre extrémité du feuillard, à la fin de ltenroulement, il est utile de donner aux cannelures le profil d'une développante du cercle formé par l'extrémité de la bande enroulée au point où elle vient en contact avec le corps cylindrique, comme on l'a représenté sur la figure 2c. On voit bien qu'alors, même lorsque la bande est en tension, l'accrochage de son extrémité peut se faire sans difficulté, les dents stengagent lune après l'autre dans les cannelures de la pièce d'ancrage. Une autre solution, représentée sur les figures 4a et 4b consiste à ne donner aux cannelures qu'unie hauteur h seulement un peu supérieure à la hauteur du feuillard 2 et de la pièce d'accrochage 22. Sur le reste de la hauteur des joues de la pièce d'ancrage 4, l'espace entre les parois latérales des joues est supérieur à la largeur de la pièce d'accrochage 22, compte tenu des dents 220. De la sorte, au début comme à la fin de l'enroulement, il est facile d'introduire la pièce dtaccrochage entre les joues 42, ltengagement des dents sur les cannelures ne se faisant que lorsque la pièce dtao- crochage se trouve pratiquement dans le fond de la goulotte. Dans ces conditions, il est suffisant de prévoir des cannelures perpendiculaires à la base 41 de la pièce d'ancrage. La mise en place d'un anneau de frettage muni du perfectionnement selon l'invention se fait de la façon suivante t - généralement, le corps cylindrique à fretter aura un axe vertical. Après avoir tracé la position de l'anneau de frettage, on fixera sur le corps, de part et d'autre de la position tracée, deux colliers qui seront serrés sur la paroi du corps. On placera alors la pièce ancrage 4 et les pièces de guidage 5 sur toute la périphérie du corps, et généralement on interposera entre la base de chaque pièce et la paroi du corps une couche de colle destinée d'une part à assurer un certain maintien des pièces et d'autre part à compenser les irrégularités des états de surface des pièces et du corps cylindrique de façon à garantir un bon contact et une bonne transmission des efforts. Bien entendu, on laissera entre les différentes pièces en U un intervalle e destiné à permettre les variantes éventuelles de diamètre du corps cylindrique. Les différentes pièces en U stappuieront provisoirement sur le collier de serrage inférieur. D'autre part, la pièce de fixation, ou les différentes pièces de fixation si l'on utilise plusieurs, seront fixées provisoirement sur les colliers de serrage, par exemple par des goujons passant dans des trous taraudés sur les colliers et sur les joues de la pièce d'ancrage. Toute autre fixation provisoire pourrait titre d'ailleurs utilisée. Par exemple, on pourrait enrouler sur le corps, en sens inverse du sens d'enroulement des feuillards, un fil faisant un ou deux tours morts et dont 11 extrémité viendrait se fixer sur la pièce d'ancrage. Lorsque la pièce d'ancrage est ainsi fixée provisoirement, on engage l'extrémité de départ du premier feuillard puis on enroule celui-ci sur une ou plusieurs couches en appliquant éventuellement une certaine tension, par tout moyen connu. À la fin de l'enroulement, on fixe la pièce d'ancrage à l'endroit voulu sur l'extrémité du feuillard, si cela n',a pas été fait à l'avance, et on engage la pièce d'accrochage ainsi fixée sur la pièce d'ancrage. Si l'on doit enrouler un autre feuillard, on commence par engager son extrémité de départ sur l'autre pièce de fixation qui a été disposée à l'avance en remplacement d'une pièce de guidage, on place des cales d'épaisseur au fur et à mesure de l'enroulement, et, lorsque l'enroulement a été fait sur une ou plusieurs couches, on engage dans la meme pièce d'ancrage, la pièce d'accrochage qui a été fixée à l'endroit voulu, à l'autre extrémité du feuillard. Lorsque le frettage est exécuté, l'ensemble est maintenu essentiellement par la tension du feuillard qui s'applique sur les bases des pièces dtancrage et des pièces de guidage, pincées entre le feuillard et le corps cylindrique, mais également par la colle qui, comme on lta vu, a d'autre part pour but d'assurer le bon report des efforts Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle englobe toutes les variantes, pouvant Btre obtenues notamment en utilisant des moyens équivalents. Dans ltexemple représenté, les dents placées sur les cO- tés des pièces dtaccrochage et les~cnnnelures des pièces d'ancrage ont un profil en créneau. I1 est bien évident que tout autre profil portant des dents Bt appuyant sur des redans ménagé sur les joues de la pièce d'ancrage pourrait titre utilisé. C'est ainsi que l'on pourrait utiliser un profil en queue d'aronde, triangulaire, etc... D'autre part, la liaison entre le feuillard et les pièces d'ancrage placées à ses extrémités peut être faite de toute façon connue, par exemple par soudage à 1' arc, ou par points, par soudobrasage, par soudures à basse température, par collage etc... REVEiDICÂT IONS 1.- Dispositif de fixation des extrémités d'un produit en bande enroulé extérieurement sur un corps cylindrique, caractérisé par le fait qu'il se compose d'une pièce d'ancrage en forme de U comprenant une base ayant la forme dtune portion de cylindre s'appliquant contre la paroi du corps cylindrique et deux joues latéralles, s'étendant vers l'extérieur suivant deux plans perpendiculaires à l'axe du corps, lesdites Joues étant munies de parties d'accrochage de deux tettes dtancrage munies de parties correspondantes et fixées chacune à une extrémité de la bande, la base de la pièce en U étant pincée entre la paroi du corps cylindrique et la bande enroulée. 2.- Dispositif de fixation selon la revendication 1, Ca- ractérisé par le fait que la pièce d'ancrage en forme de U s'étend sur un secteur de la périphérie du corps cylindrique et est associée à au moins une pièce de guidage en forme de U formant une goulotte entourant le reste de la périphérie du corps cylindrique et dont la base est pincée entre la bande enroulée et la paroi du corps cylindrique et à une épaisseur croissante dans le sens de ltenroulement, ltaugmentation d'épaisseur dsun côté à l'autre de la pièce d'ancrage, étant égale à l'épaisseur de la bande 3.- Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tettes d'ancrage de la bande se composent chacune d'un plat fixé à une extrémité de la bande et muni sur au moins un côté de dents d'accrochage susceptibles de s'appuyer sur des redans correspondants ménagés sur les parois internes des joues de la pièce d'ancrage. 4.- Dispositif de fixation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les dents sont munies dtune partie plate tournée vers la bande et que chaque redan correspondant est constitué par une cannelure s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du point de contact de la dent sur la paroi cylindrique. 5.- Dispositif de fixation selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque cannelure a, selon un plan perpendiculaire à l'axe du corps cylindrique, le profil d'une développante du cercle formé par l'extrémité de la bande enroulée au point de contact de la dent. 6.- Dispositif de fixation selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de pièces d'an- crage chacune d'une bande enroulée, réparties sur la périphérie du corps cylindrique. 7.- Dispositif de fixation selon l'une des revendications rrécédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de fixation provisoire des pièces de guidage et d'ancrage, avant l'enroulement. 8.- Dispositif deixation selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le moyen de fixation provisoire est une couche de colle interposée entre le corps cylindrique et la base de la pièce d'ancrage et des pièces de guidage.