Brevet FR2515543A1 — publié le 19830506

La présente invention concerne un corps de forme quelconque,notamment un noyau ou un moule d'une cavité d'écoulement comportant un axe de symétrie tridimensionnel, ainsi que son procédé de fabrication. A l'heure actuelle,on connait,des procédés pour mouler des corps d'une forme quelconque à l'aide de coupes successives et de coordonnées spatiales desdites coupes. Initialement, on crée sur la périphérie d'un tel canal ou d'un tel noyau, par un travail de fraisage par coordonnées ou par meulage, quelques tracés de coupes qui sont perpendiculaires à l'axe incurvé, déterminé approximativement,du canal ou du noyau et ensuite ces sections de soutenement sont reliees entre elles,suivant les possibilités,par l'usinage progressif de la masse en excès du corps. Les coupes peuvent alors avoir différentes grosseurs et différentes formes.D'autres procédés,qui sont du type du modelage et suivant lesquels le canal ou le noyau est profilé empiriquement et successivement, sont moins complets et non reproductibles.Aucun des procédés connus ne garantit la possibilité d'une fabrication complète et reproductible de canaux et de noyaux sans faire intervenir sur les machines un usinage par coordonnées qui est compliqué. Un tel usinage ne peuetre appliqué à des cavités d'écoulement de profil complexe et d'axe incurvé,pour lesquels,pour des raisons quelconques,l'utilisation du noyau négatif est exclue à cause de la grosseur,de l'impossibilité d'enlèvement après la coulée ou bien à cause de la machineoutil . Les cavités d'écoulement et les canaux,notamment de moteurs à combustion interne,mais également de canalisations de passage de gaz et de liquides,ne peuvent être profilés que d'une façon tres imparfaite par les procédés connus de fabrication,ce qui provoque des parties hydrauliques et aérodynamiques qui ne peuvent pas être compensés,notamment à des vitesses d'écoulement relativement élevées.A cet égard,les défauts d'uniformité de l'incurvation de l'axe du canal et des parois peuvent avoir des influences négatives,notamment dans la seconde dérivation qui détermine la grandeur et la direction des pertes de charge dans le milieu en écoulement. Ces inconvénients sont éliminés conformément à la présente invention à l'aide d'un corps de forme quelconque comportant un axe longitudinal tridimensionnel de symétrie, notamment le noyau ou le moule d'une cavité d'écoulement de profil compliqué ou d'un canal d'axe incurvé,l'invention consistant en ce que ledit corps est formé d'un groupe de couches superposées parallèles,de définition de surface reliées entre elles et d'épaisseur choisie à l'avance,qui coupent au moins partiellement l'axe longitudinal de symétrie du corps et qui sont délimitées sur leur côté intérieur ou sur leur côté extérieur par des lignes de limite de couches qui sont déterminées par l'intersection des plans des couches avec la surface du corps. L'essence du procédé de fabrication du corps conforme à l'invention consiste en ce qu'on choisit,dans le volume qui est délimité par la périphérie du corps,un système de plaie équivalents parallèles,on détermine une ligne de contour/profil de couche du corps dans lesdits plans par les points d'intersection de ces plans avec la surface du corps,on projette les lignes de contour de couches sur une feuille et on utilise les couches formées de cette maniere comme éléments constituants du corps. Les couches peuvent être avantageusement rapportées au moins par une trame d'orientation qui est constituée par des intersections de leur plan avec un certain nombre de plans perpendiculaires à celui-ci et qui est composée de manière que les trames de toutes les couches soient confondues ,dans une direction d'observation perpendiculaire au plan des couches. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description,donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.1 est une vue de face du modèle de forme quelconque,qui est composé de couches de feuilles; Fiv 2 est une vue en plan de ce modèle avec des sections; Fig.3 est une vue en élévation du corps qui est composé de couches qui ont été définies avec la trame. Le corps du noyau se compose de couches A qui sont placées l'une au-dessus de l'autre et parallèlement au plan de base S. L'axe 0 est l'axe de la forme finale du corps du noyau. Les différentes couches A sont définies par rapport à la trame d'orientation R,qui est double dans ce cas. Dans le cas de l'utilisation d'un calculateur pour calculer les différentes couches,ce qui représente un processus avantageux pour la mise en pratique de l'invention, on introduit l'ensemble formé par les coordonnées de niveau P et les coupes établies V. Par l'introduction de ces données dans le calculateur,on obtient un grand nombre des tracés de couches représentées. Lorsque l'unité graphique de sortie du calculateur est pourvue d'un dispositif de découpage de feuille à lame ou à laser,on utilise les tracés de couches découpées dans la feuille comme éléments de construction de la cavité du noyau par assemblage direct . Le noyau de cavité obtenu de cette manière ne nécessite aucun autre usinage, notamment lorsque le calcul et la réalisation de la feuille de couche sont effectués avec un pas suffisamment petit par rapport à la grosseur du canal à construire. Avec le procédé conforme à l'invention, il est possible de fabriquer des cavités d'écoulement et des corps de grandes dimensions. Dans le cas de gros objets,les lignes de couches et les feuilles peuvent etre formées de plusieurs éléments à partir desquels on peut établir,pour une largeur suffisante de la bande de sortie du calculateur,les lignes de couche et les objets de dimensions de quelques dizaines de mètres. Lorsque l'unité graphique de sortie du calculateur n'est pas pourvue d'un découpeur de feuilles,on peut utiliser comme agent auxiliaire le papier de 1 'enregis- treur de coordonnées. Le traitement des couches représentées A s'effectue de la façon suivante: On colle le papier portant la ligne de profil de couche tracée,dans l'exemple considéré,sur une feuille de support en bois ou autre ayant l'épaisse déterminée et on découpe les lignes de contours de couches à la main. Ensuite on colle l'une sur l'autre les couches adjacentes A comportant des parties extérieures ou intérieures évidées de manière à réaliser la cavité ou le corps. La surface du corps ou de la cavité constituée de cette manière est régularisée si nécessaire par masticage ou par meulage,notamment dans le cas oùon utilise une feuille relativement épaisse. Pour l'utilisation de la trame d'orientation R,et en tenant compte du fait que les couches adjacentes A qui forment le corps ont toujours des dimensions différentes,il subsiste sur la dernière couche non recouverte par la couche supérieure une partie de la trame d'orientation R. C'est pourquoi on rapporte à la trame d'orientation R la totalité de la cavité ou du corps,si bien qu'une trame d'orientation d'ensenvble est formée par les plans qui passent par les trames d'orientation R des différentes couches. Le parallélisme de ces plans peut etre établi facilement sur de petits corps et de petites cavités par un contrô- le visuel réalisé lors de leur assemblage à partir des couches A. Le corps résultant peut alors etre tourné de l'angle approprié pour lequel les couches A des différentes couches viennent en correspondance. A cet égard,il est approprié d'utiliser une matière transparente pour les couches de feuilles A. Lors de la fabrication de corps ou de cavités de grandes dimensions à partir de couches A à trame d'orientation conformément à ce procédé,on peut avantageusementutiliser des appareils optiques de contrôle et des viseurs. Dans le cas d'une application precise des trames sur les couches par l'unité graphique de sortie du calculateur automatique,cette précision étant environ de 0,1 mm et la résolution étant de 0,1 à 0,2 mm,il est possible de fabriquer conformément à la présente invention des corps ou des cavités ayant une précision spatiale d'environ + 0,3 mm. A cet égard,on suppose que le calcul de la trame est effectué par le calculateur automatique avec une très grande précision en se basant sur les points d'intersection des signes de contours de couches et des plans équidistants parallèles de trame. Le procédé de profilage de corps de forme quelconque conforme à l'invention permet une matérialisation facile et suffisamment précise des résultats des calculs effectués dans le calculateur automatique en opérant de façon complète et conformément aux conditions d'entrée. Dans un tel calcul, il est possible,dans la première phase du processus d'entrée, d"'effacer" les coordonnées de l'axe longitudinal 0 du canal du point de vue de la validité des dérivations,et en outre de déterminer avec précision les coordonnées d'entrée des sections P1, , P3 ce qui concerne la grandeur des sections de passage le long de l'axe du canal. L'axe du canal est défini dans ce cas par la position géométrique des centres de gravité des sections de soutènement.Dans une autre étape,on peut définir un nombre suffisamment grand de sections intercalaires V1, V2....se trouvant entre les sections P et effec- tuer la mise en forme des sections intercalaires V de telle sorte qu'elles établissent une transition uniforme entre les points de sections P ,qui peuvent avoir des formes très différentes. Après un tel "groupage" des sections,il est possible de les déterminer à l'aide d'un calculateur automatique et de reporter éventuellement sur la feuille les lignes de contour de couches qui sont découpées et qui sont utilisées, conformément au procédé décrit cl-dessus,pour former le corps désiré,qui peut également servir de noyau pour un modelage. Le procédé de profilage conforme à l'invention permet la fabrication desdits corps avec les dimensions et la cadence imposées et dans le calcul il est possible de respecter les conditions concernant la "dépouille" relative des sections et parties semblables. -REVENDICATIONS l.Corps de forme quelconque comportant un axe longitudinal de symétrie tridimensionnel,et notamment un noyau ou un modèle d'une cavité d'écoulement ou d'un canal de forme compliquée et d'axe incurvé ,caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ensemble de couches (A) parallèles, reliées mutuellement et qui sont déterminées par les points d'intersection des plans de couches avec la périphérie du corps,au moins une partie des couches (A) coupent l'axe longitudinal suivant un angle inférieur à 900. 2.Corps selon la revendication l,caractérisé en ce que les couches de la définition de surface (A) sont délimitées par les lignes de contour de couches sur leur côté intérieur. 3.Corps selon la revendication l,caractérisé en ce que les couches de définition de surface (A) sont délimitées par les lignes de profilage de couches sur leur côté extérieur. 4 corps selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les couches (A) comportent au moins une trame d'orientation (R),qui est constituée par l'intersection de la couche avec quelques plans perpendiculaires à ladite couche. 5. Corps selon la revendication 4,caractérisé en ce que chaque couche est définie par deux trames (R). 6. Corps selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la trame d'orientation (R) est tracée sur le côté supérieur et sur le côté inférieur de la couche (A). 7.Procédé de fabrication d'un corps de forme quelconque selon la revendication l,caractérisé en ce qu'on choisit dans le volume défini par la périphérie du corps un système de plans équivalents parallèles qui coupent la surface extérieure du corps,en ce que la ligne de contour d'une coupe du corps est établie par l'intersection desdits plans avec ladite surface extérieure,en ce que les lignes de contour de couches sont reportées sur la feuille et sont découpées,et en ce que les couches obtenues de cette manière sont utilisées comme éléments de construction du corps. 8.Procédé selon la revendication 7,caractérisé en ce que la feuille est rapportée à au moins une trame d'orientation commune à toutes les couches,cette trame étant constituée par l'intersection des couches avec certains plans perpendiculaires à celles-ci et étant composée de manière que les trames de toutes les couches soient confondues dans une vue faite perpendiculairement au plan des couches.