Brevet FR2578948A1 — publié le 19860919

La présente invention est relative à une partie de cadre pour brides préfabriquées conçues pour réduire les pertes par fuites en cas de surpression et de dépression dans des conduits d'air, ces parties de cadre étant des profilés creux en métal comportant un intervalle d'insertion de la zone d'extrémité d'un élément de conduit, cet intervalle d'insertion étant délimité par une aile longitudinale exté- rieure et une aile longitudinale intérieure dans leur zone de superposition, une zone d'appui qui se raccorde suivant un angle obtus et d'une seule pièce à l'aile longitudinale extérieure ainsi que deux moulures longitudinales parallèles servant à assurer l'étanchéité, ménagées dans l'aile longi- tudinale intérieure, dont celle qui est le plus à l'exté- ieur est la première à partir de l'intervalle d'insertion et est parallèle à la partie de cadre. Ces parties de cadre sont réalisées par profilage, à par- tir de matériel enroulé, sur des machines à profiler. La t8l1e utilisée est du type feuillard d'acier ST 02 Z DIN 17 162. Elle est galvanisée sur ses deux c8tés. L'un des problèmes essentiels qui se posent pour ces brides est qu'elles doivent tre assez épaisses pour pouvoir résister à une surpression intérieure. Elles doivent cependant s'adap- ter également au cas d'une dépression, nettement plus rare. De plus, les brides doivent avoir une forme telle qu'elles puissent convenir aussi bien à des conduits à basse pression qu'à des conduits à moyenne pression ou encore à des con- duits pour haute pression. Il est souhaitable de pouvoir uti- liser la même forme pour des pressions différentes car on peut alors, quelle que soit la pression, rester dans le même système et n'être pas obligé d'utiliser dans chaque cas et au moins dans les cas extrêmes des parties de cadre spé- ciales. La partie de cadre doit être telle que, tout en ayant l'épaisseur nécessaire pour résister aux pressions les plus élevées, l'étanchéité ne s'obtienne pas au prix de dispositions supplémentaires, coûteuses, compliquées et de nature à modifier le système. Cela signifierait que pour les pressions les plus élevées on fournirait ce qui est nécessaire, mais que pour les pressions moyennes et infé- rieures on fournirait trop, ce qui se répercuterait sur les prix. De plus, la partie de cadre doit s'appliquer le plus possible aux normes pour qu'on ne soit pas obligé d'établir de nouvelles normes et moins les modifications par rapport à la norme sont marquées, mieux cela vaut. Ces normes sont, par exemple, la "Specification for sheet metal ductwork" DW 142 de la Heeting and Ventilators- Contractors Association de 1982. A la page 13, par exemple, on indique ce que l'on entend par conduit à basse, à moyenne et à haute pression, o se situent les limites de fuites, quels principes de calcul on applique etc. Les brides aux- quelles l'invention pourrait être appliquée sont représen- tées par les figures 40 et 42. On pourrait cependant appli- quer l'invention à des parties de cadre en simple forme de L qui ne comportent pas de zone d'appui. Comme le montre par exemple la figure 42, des pres- sions plus élevées sont absorbées par des brides plus hautes et par l'utilisation de tê1es plus fortes, dont l'épaisseur est comprise entre 0, 8 mm et 1,25 mm d'épaisseur. Pour des raisons d'économie, on utilise actuellement des épaisseurs de tôle de 0,7 mm. Naturellement, la partie de cadre doit pouvoir égale- ment remplir sa fonction principale qui est de relier l'un à l'autre deux éléments de conduit. Cela signifie qu'elle doit être mécaniquement très rigide. Les charges peuvent dans ce cas être très élevées. Dans.de nombreuses usines, on fait rouler des voitures de tourisme dans les conduits qui doivent être soumis à une inspection. Il est cependant tout-à-fait normal que les membres d'une équipe de répara- tion marchent et même courrent dans ces conduits. Il s'y ajoute qu'ils ne doivent pas résister seulement à des charges statiques Au contraire, la colonne d'air qui est contenue dans les conduits d'air est toujours en état d'os- cillation, avec une fréquence allant des infra-sons aux ultra-sons. De mime, l'amplitude de ces fréquences est très variable. Pour augmenter l'étanchéité, on peut réaliser par exem- ple des poches comme l'indique la figure 41 de la norme mentionnée. La réalisation de ces poches, dans laquelle s'engage la partie d'extrémité d'un élément de conduit, augmente le prix des parties de cadre, alors que, dans ce domaine la concurrence en ce qui concerne les prix est très sévère. Par ailleurs, ces poches ne peuvent être réa- lisées qu'en pliant le matériau d'abord de 180 , puis de 900. La t81e se trouve donc soumise à un effort excessif et des recherches fondamentales ont montré que dans ces opérations de flexion latzone neutre est fortement déplacée que, dans la zone de compression, le matériau est repoussé par écrasement et que dans la zone de traction le matériau se déchire. On peut mettre facilement ces phénomènes en évidence on plongeant une bride soumise à ces essais de fle- xion dans une solution saline. Au bout de quelques jours, on constate le présence de zones de rouille dans les zones soumises à des efforts excessifs. Il peut également arriver que, dans le cas de ces flexions, la couche de zinc, pourtant ductile par elle-même, se fissure et soit enlevée par écrasement par les rouleaux qui produisent ces fortes flexions alternatiyes. Lorsque le matériau des tôles, de plus en plus minces, est maltraité de la sorte, c'est naturellement l'emplace- ment le plus faible qui détermine la qualité de l'ensemble, de même que c'est le chatnon le plus faible d'une chalne qui en détermine la solidité d'ensemble. Tout ce qu'on a pu faire ailleurs est donc en pure perte. La définition générale contenue dans la revendication principale provient du brevet allemand 32 07 990. Le dispositif décrit par ce brevet comporte, sur l'aile lon- gitudinale intérieure, deux moulures longitudinales qui doivent assurer l'étanchéité. Cependant, l'étanchéité n'est pas obtenue, au sens de la présente invention, par ces moulures longitudinales. Ces moulures longitudinales servent plutôt au raidissement de l'aile longitudinale intérieure et l'on espère de cette manière éviter les défor- mations du matériau des tôles qui sont provoquées par la chaleur du soudage par points. C'est cependant un tout autre principe de solution. De plus, des moulures formées vers l'intérieur favorisent les pertes par fuites; on peut considérer ces moulures comme des petits conduits d'air qui s'étendent sur toute la longueur de la partie de cadre et qui relient comme par un réseau tous les trajets de fuites d'air se trouvant à cette hauteur. Statistiquement, une moulure longitudinale relie les trajets de fuite qui, à partir d'un côté, conduisent vers elle mais ne traverse- raient pas complètement, à des trajets de fuites qui, à partir de l'autre cSté, conduisent vers elle, mais ne tra- verseraient pas non plus de manière à former un système communicant. Dans le cas de la bride connue, la fonction d'étanchéité que l'invention vise à obtenir est assurée par la poche dont les parties doivent être pliées avec une grande précision, pour que le bord de la partie dtextré- mité de l'élément de conduit introduit s'applique comme un joint en lame de couteau contre le côté supérieur de la poche. Le but de l'invention est d'indiquer une façon de permettre, sans utiliser les poches en question, d'une manière simple, sans affaiblir la bride et sans augmenta- tion excessive du prix, de réduire nettement les pertes par fuites par rapport aux brides classiques. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que: a) la première moulure longitudinale constitue la zone d'extrémité libre de l'aile longitudinale intérieure, b) la surface frontale extérieure de la première moulure longitudinale dépasse un peu en hauteur la surface intérieure de l'aile longitudinale intérieure qui re- présente une partie de l'épaisseur de t81e de la partie de cadre, au moins un tiers de cette épaisseur de t8le. c) l'aile longitudinale intérieure comporte la deuxième moulure longitudinale qui pénètre par déformation dans l'intervalle d'insertion et se trouve-à peu de distance de la zone de transition entre l'aile longitudinale ex- térieure et la zone d'appuî, a une section en forme d'arc et une hauteur qui va du quart à la totalité de l'épaisseur de t8ie. d) la zone dans laquelle doit 8tre réalisée la liaison entre l'aile longitudinale extérieure, la t81e insérée d'un élément de conduit et l'aile longitudinale inté- rieure se trouve dans la zone comprise entre la surface frontale et la deuxième moulure longitudinale. De plus, il n'est pas nécessaire, lors de la fabrica- tion, d'augmenter les tolérances usuelles dans ce domaine de l'usinage. Suivant les caractéristiques de la revendication 2, la surface d'étanchéité formée par la surface frontale est augmentée. Suivant les caractéristiques de la revendication 3, les bandes longitudinales sont, lorsque la partie d'extré- mité de l'élément de conduit est insérée, 'loignées l'une - de l'autre dtune quantité définie, égale notamment à l'é- paisseur de t81e de l'élément de conduit. Suivant les caractéristiques de la revendication 4, on obtient le résultat que l'autre zone des ailes longitu- dinales s'écarte l'une de l'autre essentiellement de la même quantité lorsque la zone d'extrémité de l'élément de conduit est insérée. Suivant les caractéristiques de la revendication 5, il suffit d'un travail de déformation minimal lors de la fabrication de la deuxième moulure longitudinale et il n'y a pas destruction de la structure de l'acier. Suivant les caractéristiques de la revendication 6, cette zone soumise à des efforts plus importants acquiert des propriétés de matériau encore meilleures sdns que l'on doive déformer le matériau dans des conditions telles que la structure soit détruite. Suivant les caractéristiques de la revendication 7 et 8 selon lesquelles la hauteur de la deuxième moulure représente 0,7 (-60% +140%) et (-20% + 80%) de l'épaisseur de t8le de la partie de cadre, on obtient, dans l'exemple de réalisation de l'invention, des améliorations de l'étan- chéité dans des proportions indiquées par le tableau qui est mentionné dans la description. Suivant les caractéristiques de la revendication 9, de larges zones de la deuxième moulure servent de surface d'étanchéité. Suivant les caractéristiques de la revendication 10, la surface est réduite comme dans un joint en lame de couteau sans qu'il en résulte les inconvénients d'un joint en lame de couteau. Suivant les caractéristiques de la revendication 11, la deuxième moulure offre, à cause de la zone de passage qui représente une zone de rigidité particulière, un bon appui. Suivant les caractéristiques de la revendication 12, on obtient le résultat que la force de traction produite par la liaison réalisée (on général au point de soudure) s'applique également à la surface frontale et à la partie en voirte. Diverses autres caractéristiques de l'invention res- sortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe transversale d'une partie de cadre suivant l'invention comportant un bras de pièce angulaire inséré. La fig. 2 est une coupe transversale d'une deuxième forme de moulure. La fig. 3 est une coupe analogue à la fig4 1, mais dans le cas o la zone terminale de l'télément de conduit est insérée et après sondage par points. Une partie de cadre Il comporte une cavité d'insertion 12 pour l'un des bras 13 d'une pièce angulaire qui ne sera pas décrite d'une manière plus détaillée. Elle comporte notamment une aile longitudinale extérieure 14, une aile longitudinale intérieure 16 et une zone d'appui 18 qui se raccorde suivant un angle obtus au niveau d'une partie coudée 17 à l'aile longitudinale extérieure 14 en faisant un angle de 45 avec l'horizontale. Ltaile longitudinale extérieure 14 est partout plane et comporte dans sa zone d'extrémité à gauche une courte lèvre de prise 19. Elle a la même forme que les parties de cadre qui sent fournies depuis longtemps, sous la référence 117, par la Société Georg Mez GmbH & Co, KG de 7410 Reutlingen-2. Les autres dimensions correspondent également à cet état connu de la technique. La ligne 21, en trait mixte, orientée perpendiculai- rement, indique la position du coude 17. Dans sa zone terminale de gauche, l'aile longitudinale intérieure 16 comporte une première moulure longitudinale 22 en forme de rigole qui, dans les dimensions réelles, a une largeur de 4,5 ma. Sa section transversale est à peu près semi-circulaire. Elle comporte une surface frontale libre 23 qui dépasse en hauteur de 0,5 mm la surface inté- rieure 24 de l'aile longitudinale intérieure 16. Commençant à gauche de la ligne 21 en trait mixte, c'est-à-dire près du coude 17, une deuxième moulure longitudinale 26, réali- sée par laminage, fait saillie dans la fente d'insertion 27, a une longueur totale d'environ 2,5 mm et une forme en arc avec des rayons de transition peu accentuées. Dans l'exemple de réalisation, elle a une longueur de 2,5 mm et, dans le sens des flèches, dépasse de 0,5 mm la surface intérieure 24. Sa partie en voûte 28 est en contact avec la surface intérieure 29 de l'aile longitudinale extérieure 14. La surface frontale libre 23 est donc, dans le sens de la hauteur, exactement au-dessus de la surface intérieure 24 et la partie en voûte 28. Les flèches 31 indiquent la position dans laquelle doit être placé ultérieurement le dispositif de liaison. Cette position peut être celle de points de soudure par points réalisés sur des conduits en tôle d'acier ou de rivets placés dans des conduits en aluminium. L'invention s'applique en effet également à des parties de cadre et à des éléments de conduit en aluminium. La moulure longitudinale 22 peut &tre vide ou contenir un joint d'étanchéité plastique durable dont la surface supérieure peut dépasser la surface frontale libre 23. Dans l'exemple de réalisation correspondantà la fig.2, la deuxième moulure longitudinale 32 a davantage une forme en V que la moulure longitudinale 26. Le laminage a été dans ce cas, effectué de telle manière que, dans la zone médiane 33, la pression des rouleaux opposés donne une plus forte pression, ce qui a pour effet de comprimer la matière dans la zone médiane 33. La moulure longitudinale 32 ne présente cependant pas d'arêtes vives dans sa partie en voûte, mais est également arrondie. La fig. 3 représente le dispositif après l'exécution du soudage par points. L'invention permet de garder, entre les points de soudure, les mêmes distances que celles qui étaient usuelles auparavant. I1 n'est donc pas nécessaire d'augmenter le nombre des points de soudure. Comme le montre la fig. 3, la surface frontale 23 s'applique contre la surface intérieure 34 de l'élément de conduit 36. De plus, la partie en voûte 28 s'applique également contre cette surface. L'aile longitudinale extérieure 14 s'appli- que essentiellement à plat contre le c8té extérieur 37 de l'élément de conduit 36. Le point de soudure 38 applique contre la surface intérieure 34 la partie 39 située entre la première et la deuxième moulure longitudinale 22, 26. De ce fait, la partie 39 s'incurve dans des limites admis- sibles et la surface frontale 23 et la partie en voûte 28 sont poussées fortement, de manière à réaliser un joint serré contre la surface intérieure 34. Si la moulure longitudinale 22 a été munie d'un joint plastique permanent un peu surdimensionné, une partie de ce matériau en excès se trouve dans l'intervalle en forme de coin 41, car il a été étiré sur le flanc gauche de la mou- lure longitudinale 26 (ou 32) et toute pression intérieure dans l'élément de conduit 36 pousse la matière plastique permanente davantage encore dans l'intervalle en coin 41. Le coude 17 contribue à ce que l'aile longitudinale exté- rieure 14 offre un appui résistant à la pression de la partie en vo te 28. Normalement, la tôle de l'élément de conduit a une épaisseur de 0,7 mm. Les résultats que l'invention permet d'obtenir pour des pressions de 500 à 2500 pascals, par comparaison avec ceux que l'on obtient avec les brides 117, 120 et 120 S que l'on trouve dans le commerce, sont indiqués par le tableau correspondant au dessin. Tout dépend de la hauteur de la moulure 26. La hauteur optimale est de 0,5 mm pour une pression de 500 pascals. On obtient, dans ce cas, une amélioration de 60 %, ce que l'on peut considérer comme énorme et comme inattendu dans le domaine en question, malgré les faibles tolérances. Pour une pression de 500 pascals et une hauteur de moulure d'étanchéité de 0,3 ou 0,7 mm, on peut escompter encore une amélioration de 34 %, ce qui est très nettement supérieur à ce que l'on peut attendre en moyenne. Même pour une pression de 2500 pascals et pour une hauteur de moulure de 0,5 mm l'amélioration est encore de 47 %, ce qui, dans l'absolu, peut être considéré comme excellent et montre également que le système donne d'ex- cellents résultats pour des différences de pression de 1:5. Par rapport à la bride 120, les améliorations sont encore plus nettes. Alors que la bride 117 a une épaisseur de tôle de 0,7 mm, la bride 120 a une épaisseur de tôle de 0,8 mm. La bride 120 est une bride comportant une poche et, comme on le voit, on obtient, même sans poche, des résul- tats très proches des chiffres recherchés. La mesure des pertes par fuites du profil 117 compor- tant la moulure longitudinale 26 a été effectuée sans adjonction de masse thermoplastique. il REVENDICATIONS 1 - Partie de cadre pour brides préfabriquées conçues pour réduire les pertes par fuites en cas de surpression et de dépression dans des conduits d'air, ces parties de cadre étant des profils creux en métal comportant un intervalle d'insertion de la partie d'extrémité d'un élé- ment de conduit, cet intervalle d'insertion étant délimité par une aile longitudinale extérieure et par une aile lon- gitudinale intérieure à l'endroit o elles se superposent, une bande d'appui qui se raccorde suivant un angle obtus et d'une seule pièce à l'aile longitudinale extérieure ainsi que deux moulures longitudinales parallèles servant à assurer l'étanchéité, ménagées dans l'aile longitudinale intérieure, dont celle qui est le plus à l'extérieur est la première à partir de l'intervalle d'insertion et est parallèle à la partie de cadre, caractérisée en ce que: a) la première moulure longitudinale (22) constitue la zone d'extrémité libre de l'aile longitudinale inté- rieure (16), b) la surface frontale extérieure (23) de la première mou- lure longitudinale (22) dépasse d'une certaine hauteur la surface intérieure de l'aile longitudinale intérieure (16) qui représente une partie de l'épaisseur de tôle de la partie de cadre (11), au moins un tiers de cette épaisseur de tôle, c) l'aile longitudinale intérieure (16) comporte la deuxième moulure longitudinale (26) qui pénètre par déformation dans l'intervalle d'insertion et se trouve à peu de distance de la zone de transition entre l'aile longitu- dinale extérieure (14) et la zone d'appui (18) a une section en forme d'arc et une hauteur qui va du quart et à la totalité environ de l'épaisseur de t8le, d) la zone dans laquelle est réalisée la liaison entre l'aile longitudinale extérieure (14), la t8le insérée d'un. élément de conduit (36) et l'aile longitudinale intérieure (16) se trouve dans la zone comprise entre la surface frontale et la deuxième moulure longitu- dinale (26). 2 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la surface frontale (23) de la première moulure longitudinale (22) est parallèle à la surface intérieure de la première aile longitudinale. 3 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que, lorsque la t8le n'est pas insérée, la partie en votte de la deuxième moulure longitudinale (26) s'applique contre la paroi intérieure de l'aile longitu- dinale extérieure (14). 4 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que, lorsque la t8le n'est pas insérée, l'aile intérieure (16) et l'aile extérieure (14) sont, à peu près parallèles l'une à l'autre. - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que.la section transversale en forme d'arc de la deuxième moulure longitudinale (26) présente des rayons de transition peu accentués. 6 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la deuxième moulure longitudinale (26) comporte, dans la zone en arc, une plus grande épaisseur de matériau. 7 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la hauteur de la deuxième moulure (26) représente 0,7 (60% +140 %) de l'épaisseur de tôle de la partie de cadre (il). 8 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la hauteur de la deuxième moulure (26) représente 0,7 (20 % +80%) de l'épaisseur de tôle de la partie de cadre (}l). 9 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la deuxième moulure (26) a la forme d'un demi-rond. - Partie de cadre selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'en coupe transversale, la deuxième moulure (33) a la forme d'un V aplati. 11 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la deuxième moulure (26) commence à l'endroit o la zone d'appui se raccorde à l'aile longi- tudinale extérieure (14). 12 - Partie de cadre selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la zone de liaison entre les pièces se trouve dans la zone située à mi-distance entre la surface frontale (23) et la voûte della deuxième moulure longi- tudinaie (26). 13 - Bride impliquant l'utilisation de quatre parties de cadre selon l'une des revendications 1 à 12.