Brevet FR2542654A1 — publié le 19840921

L'invention concerne les installations utilisées pour le travail ou le traitement impulsionnel de matières, notamment, les chambres pour traiter ou travailler des matières par explosion. L'invention peut être appliquée dans la construction mécanique pour le soudage de matieres par explosion, pour le durcissement de matières par ondes de choc et pour le pressage de matériaux en poudre. On connaît une chambre utilisée pour le travail de matières par explosion, comprenant un carter cylindrique horizontal (cf. par exemple, l'ouvrage "Travail des métaux par déformation impulsionnelle", Moscou, édition Machinostroenie, 1977, A.I.Volkov, V.M.Molchanîuk, "Utilisation des chambres à explosion dans le travail des métaux et perspectives de leur utilisation; p.34, fig.6). Le carter de ladite chambre est composé d'un corps fixe et d'un couvercle mobile. Le corps de la chambre est constitué d'une enveloppe cylindrique rendue solidaire par l'une de ses extrémités d'un fond elliptique. Une bague de blocage faisant partie d'un verrou à balonnette est fixée à l'autre extrémité de l'enveloppe cylindrique du corps par l'intermédiaire d'une bride. Le couvercle de la chambre comprend également une enveloppe cylindrique rendue solidaire d'un autre fonds elliptique et une bride réalisée avec des saillies et des cavités identiques à celles de la bague du verrou à baion- nette. La table de travail de ladite chambre est reliée au couvercle de cette chambre et est exécutée de manière qu'elle puisse se déplacer conjointement avec le couvercle. Une charge de travail impulsionnelle provoque des contraintes de flexion notables aux endroits de soudage des enveloppes cylindriques formant le corps et le couvercle aux fonds et aux brides. De plus, l'enveloppe cylindrique est soumise à une contrainte tridimensionnelle composée de contraintes de traction Gr résultant de la charge de choc agissant sur l'enveloppe cylindrique en direction radiale, de contraintes de traction ##, engendrées en direction axiale par la charge agissant sur les fonds du corps et transmises aux enveloppes cylindriques du corps et aux couvercles soli daires des fonds, et de contraintes de compression CiS t > dans les parois de l'enveloppe résultant d'une onde de choc traversant toute l'épaisseur des parois. Ainsi, l'état de contrainte des enveloppes cylindriques du corps et du couvercle, déterminé par la valeur de la contrainte calculée à l'aide des théories de résistance connues, compte tenu des contraintes q i % est très prononcé. Compte tenu des contraintes de flexion aux endroits de jonction des enveloppes cylindriques avec les brides et avec les fonds, on est obligé de donner à l'enveloppe cylindrique du corps et à celle formant couvercle une résistance excédentaire de sécurité. En outre, il convient de noter que les méthodes de calcul des contraintes de flexion ne sont pas encore suffisamment étudiées, surtout~pour le cas d'une charge de travail impulsionnelle dans la chambre et c'est pourquoi il faut augmenter la marge de sécurité de la résistance mécanique et, par conséquent, l'épaisseur de la paroi, pour garantir une bonne capacité de travail de la chambre pendant une longue période. On connaît aussi une chambre pour le travail de matières par explosion comportant un corps ayant une partie centrale constituée de cylindres montés concentriquement avec un espacement entre eux et de fonds dans l'un desquels est montée une table de travail (cf. par exemple, le brevet US 4079612). Une couche de matière pulvérulente, telle que du sable, est mise entre les cylindres extérieur et intérieur du corps et entre les fonds de ladite chambre. Les fonds sont reliés aux brides d'extrémité des cylindres du corps. Dans la chambre ainsi réalisée, une partie de la charge de choc agissant sur le cylindre et le fond intérieurs est transmise par l'intermédiaire de la couche de matière pulvérulente au cylindre et au fond extérieurs, ce qui améliore la capacité de travail de la chambre. Toutefois, une contrainte tridimensionnelle est engendrée tant dans le cylindre intérieur que dans le cylindre extérieur, comme dans le cas de la chambre décrite ci-dessus, et des contraintes notables dues à la flexion sont provoquées aux endroits du raccordement rigide des cylindres avec les fonds. De ce fait, on est obligé d-'augmenter les marges de sécurité et, par conséquent, d'accroître l'épaisseur des parois du corps. De plus, le corps de ladite chambre, tel qu'il est décrit ci-dessus, est difficile à fabriquer, et il est difficile aussi d'assurer une couche régulière de matière pulvérulente entre les cylindres et les fonds. On s'est donc proposé de mettre au point une chambre pour le travail de matières par explosion, dont la partie cylindrique soit réalisée de manière à assurer une meilleure résistance mécanique du corps et à améliorer la technologie de sa fabrication. Le problème posé est résolu à l'aide d'une chambre pour le travail de matières par explosion, comportant un corps constitué par une partie centrale composée de cylindres montés concentriquement avec un espacement entre eux, et par des fonds dans l'un desquels est montée une table de travail, caractérisée-en ce que le cylindre intérieur du corps est monté avec un espacement prescrit par rapport aux brides d'extrémité du cylindre extérieur et est centré par son diamètre intérieur par rapport au cylindre extérieur du corps. Il est avantageux que le centrage du cylindre inté- rieur du corps par son diamètre intérieur par rapport au cylindre extérieur soit réalisé à l'aide de saillies ména- gées sur les brides d'extrémité du cylindre extérieur. Ce mode de réalisation suivant l'invention de la chambre pour le travail de matières par explosion assure une élévation des caractéristiques de résistance du corps de la chambre, grâce à la réduçtion de l'état de contrainte dans les éléments du corps et grâce à la détermination précise des contraintes qui y sont engendrées, et il permet également de simplifier la technologie de fabrication du corps de la chambre L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative suivante d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexe, dans lequel la figure unique représente en coupe longitudinale une vue d'ensemble d'une chambre pour le travail de matières par explosion, selon l'invention. La chambre pour le travail de matières par explosion, selon l'invention, comporte un corps I constitué par une partie centrale composée d'un cylindre extérieur 2, d'un cylindre intérieur 3, d'un fond inférieur 4 et d'un fond supérieur 5 reliés respectivement . des brides d'extrémité 6 et 7 du cylindre extérieur 2. Dans le fond 4 est logée une table de travail 8 montée sur une couche d'amortissement 9 composée de grenaille d'acier ou de fonte. Le fond supérieur 5 est réalisé amovible et fixé sur la bride 7 à l'aide d'un verrou à baïonnette 10. Le cylindre intérieur 3 est monté avec un espacement "b" par rapport aux brides d'extrémité 6 et 7 du cylindre extérieur 2 et est centré par son diamètre intérieur par rapport au cylindre extérieur 2 à l'aide de saillies Il prévues sur les brides dwextrémité 6 et 7. Dans la position de travail, le cylindre intérieur 3 s'appuie sur la bride 6 sous l'effet de la pesanteur. Des ouvertures 12 d'un système de ventilation sont pratiquées dans le cylindre extérieur 2. Le corps I de la chambre est monté sur des montants 13-disposés sur une fondation 14. Une matière à travailler 15 est placée sur la table de travail 8 et est entourée d'une susbstance explosive 16. La chambre conforme à l'invention est munie d'un circuit d'initiation (non représenté) de la substance explosive 16. La bride 7 est composée de deux parties 17 et i8 reliées par un assemblage fileté 19, ce qui permet de remplacer le cylindre intérieur 3. La chambre de travail de matières par explosion, selon l'invention, fonctionne de la manière suivante. Pendant le travail des matières par explosion dans la chambre, la charge de choc agit en direction radiale sur les parois de la partie cylindrique du. corps I et en direction axiale sur les fonds 4 et 5 du corps I. Dans la chambre, la charge radiale de choc agit sur le cylindre intérieur 3 dans lequel sont engendrées des contraintes de traction. suivant la périphérie et des contraintes de compression en direction radiale suivant l'épaisseur de la paroi du cylindre, égales à la pression de l'onde de choc. Les contraintes provoquées dans le cylindre intérieur 3 par la charge de choc en direction axiale et les contraintes de flexion dues à l'effet de bord sont nulles car les extrémites du cylindre 3 ne sont raccordées ni avec les brides 6, 7 du cylindre 2 ni avec les fonds 4, 5. Du fait que les contraintes dans l'épaisseur de la paroi du cylindre 3 en direction radiale sont inferieures d'un ordre de grandeur à celles dans lVépaisseur de la paroi suivant la périphérie, on peut estimer que l'état contraint dans le cylidre intérieur 3 est voisin de liétat de contrait te unidimensionnelle. De par sa faible valeur et de par sa configuration, l'espacement entre le cylindre 3 et les brides 6 et 7 empêche l'onde de choc de passer vers le cylindre extérieur 2, et il assure, en même temps, une section de passage suffisante pour la sortie des produits résultant de l'explosion à travers l'espacement entre les cylindres 2 et 3 et pour leur arrivée dans les ouvertures 12 du système de ventila tion. Il est avantageux de disposer les ouvertures 12 dans le cylindre extérieur 2, car, dans ce cas, les ondes de choc n'agissent pas sur le cylindre extérieur. Le centrage du cylindre 3 par son diamètre intérieur, à l'aide des saillies Il, assure une déformation libre du cylindre en direction radiale sous l'action de l'explosion. La valeur de l'espacement "a" entre les cylindres 2 et 3 empêche leur contact mutuel lorsqu'ils sont soumis aux charges de travail. La charge axiale de choc agissant sur les fonds 4 et 5 du corps I est encaissée par le cylindre extérieur 2 reliant d'une manière rigide les fonds 4 et 5. Seules, les contraintes de tension orientées suivant l'axe du corps I sont engendrées dans le cylindre 2 Les contraintes suivant la périphérie du cylindre 2 sont nulles, car ce dernier n'est pas soumis à l'action de la charge de choc radiale; de ce fait, les contraintes de flexion sont nulles et, le cylindre extérieur 2, est aussi le siège d'un état de contrainte uni dimensionnelle. Il s'ensuit que les cylindres 2 et 3 de la partie cylindrique du corps fonctionnent séparément , le cylindre intérieur 3 est soumis à l'action d'une charge de choc agissant en direction radiale, alors que le cylindre extérieur 2 subit une charge de choc agissant en direction axiale sur les fonds 4 et 5. Le dessin représente lsun des modes de réalisation de la chambre, selon l'invention, et, notamment, une chambre à axe vertical. Une chambre de conception similaire peut être aussi à axe horizontal. Le principe de fonctionnement d'une telle chambre#est analogue à celui de la chambre qu'on vient de décrire. La chambre pour le travail de matières par explo- sion, selon l'invention, permet d'élever les caractéristiques de résistance de la partie cylindrique, qui est la partie la plus chargée, et d'améliorer, par conséquent, la fiabilité de travail de la chambre grâce à la réduction de l'état de contrainte en épaisseur des parois des cylindres. L'état de contrainte dans les éléments du corps est déterminé d'une manière plus précise, ce qui permet de réaliser, dans la conception de la chambre, suivant l'invention des parois des cylindres d'epaisseurs optimales. Le fait que le cylindre intérieur de la chambre est réalise interchangeable permet d'élargir r les possibilités technologiques de la chambre et de simplifier la technologie de la fabrication de son corps. Grâce au fait que les ouvertures du système de ventilation sont pratiquées dans le cylindre extérieur, qui n'est pas soumis directement à l'action des ondes de choc, on a réussi à réduire l'influence négative des ouvertures sur la résistance mécanique du corps. REVENDICATIONS 1. Chambre pour le travail de matières par explosion comprenant un corps (1) constitué d'une partie centrale composée de cylindres (2 et 3) montés concentriquement l'un par rapport à l'autre avec un espacement (a) entre eux et de fonds t4 et 5), dans l'un desquels (le fond 4) est installée une table de travail (8), ladite chambre étant caractérisée en ce que le cylindre intérieur (3) du corps (1) est monté avec un écartement (b) par rapport a des brides d'extrémité C6 et 7) du cylindre extérieur (2) et est centré par son diamètre interieur par rapport au cylindre extérieur (2) du corps (1). 2. Chambre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cylindre intérieur (3) du corps (1) est centré par son diamètre intérieur par rapport au cylindre extérieur (2) à l'aide de saillies (Il) prévues sur les brides d'extrémité (6 et 7) du cylindre extérieur (2).