<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE MAINTIEN DE SURFACES DANS UNE FORME DETERMINEE
ET DISPOSITIFS POUR LA REALISATION DU PROCEDE.
La présente invention concerne un procédé applicable à des constructions qui comportent des surfaces qui autrement ne seraient pas auto-portantes ou ne seraient pas suffisamment rigi- des. Les surfaces peuvent être constituées par des feuilles ou des tôles en matériaux quelconques,mais c'est en principal aux , feuilles en matière plastique que le procédé de maintien de for- me de l'invention s'appliquera car les autres dispositifs appor-' tés par l'invention pour rendre ce procédé possible sont eux aussi fabriqués avantageusement en matière plastique :notamment
<Desc/Clms Page number 2>
les profilés qui peuvent être extrudés, et les raccords qui peuvent être injectés.
Les surfaces en question peuvent être soit fermées sur elles-mêmes comme dans le cas de cylindres ou de sphères, soit limitées comme dans le cas de la portion de plan que constitue un plafond ou une tablette d'étagère, soit encore formées d'élé- ments de surface formant entre eux des arêtes comme dans le cas d'un caisson parallélipipédique ou de celui d'une coque de bateau formée par plusieurs surfaces gauchies qui se coupent.
Le procédé de l'invention consiste à fixer, en tant que première opération, des profilés de maintien aux dites sur- faces, en prenant soin de ménager des interruptions de ceux-ci aux endroits où trouveront place les noeuds, les angles et les jonctions entre ces profilés. Le profilé de maintien que l'on adopte doit posséder un plan longitudinal de symétrie, qui sera respecté même s'il est nécessaire de cintrer ces profilés préa- lablement à leur fixation.
Apres cette première opération on relie entre eux ces profilés avec des raccords dont les embranchements ont une confi- guration qui correspond à celle du profilé adopté.
Enfin le procédé comporte une dernière opération qui consiste à mettre en action un moyen de serrage qui trouve un appui sur l'embranchement du raccord et son autre appui sur caluidu profilé. L'action de ce moyen de serrage amène une tendance au rapprochement du raccord et du profilé; cette tendance est elle- même la cause d'une diminution des possibilités de rotation rela- tive du profilé par rapport au raccord.
L'invention va de pair avec l'utilisation d'un profilé de maintien, par exemple un profilé de section en forme de "U", adopté une fois pour toutes par catégorie d'applications. Elle réside ensuite dans la création d'un certain nombre de raccords dont les embranchements ont une configuration correspondant à celle du profilé adopté.
<Desc/Clms Page number 3>
Le respect de l'ordre des opérations indiqué consti- tue une des caractéristiques importantes du procédé.
Pour interrompre le cours des profilés aux endroits où l'on sait que trouveront place les noeuds, les angles et les jonctions, il est avantageux de couper ces profilés au préalable aux longueurs exactes adéquates.
Un moyen de serrage particulièrement pratique et effi- caca est constitué par un tendeur à vis qui prend appui d'une part sur 1* embranchement du raccord et d'autre part sur le pro- filé de maintien. L'action de la vis engendre dans ce tendeur une force qui a pour ligne d'action la droite qui joint les deux appuis pour autant,ce qui est avantageux,qu'il s'agisse d'appui!)! simples et non d'encastrements. Il est également avantageux que la ligne d'action de cette traction, ou la résultante équi- valente, se situa dans le plan de symétrie du profilé pour éviter des distorsions lors du serrage.
La direction de cette traction est d'une manière approchante celle du profilé lui-même, mais on peut admettre une approximation pouvant aller jusqu'à 45 , valeur angulaire en-deçà de laquelle la traction suivant l'axe du profilé reste dominante.
Lors de la première opération consistant à fixer les profilés de maintien aux surfaces, on a vu qu'il fallait inter- rompre le cours des profilés aux endroits réservés pour les rac- corda. Il est utile de déterminer la longueur de ces interrup- tions avec précision et de prévoir sur les raccords une butée correspondant à la section terminale des profilés de maintien de manière à ce que la tendance à la rotation relative du pro- filé par rapport au raccord soit arrêtée par la coopération de cette section terminale avec la butée du raccord. Le serrage assure l'assemblage et favorise cette coopération en appliquant énergiquement les surfaces l'une contre l'autre ou tout nu moins en les rapprochant autant que possible..
<Desc/Clms Page number 4>
Des dispositions complémentaires seront encore prévues pour empêcher ou contrarier la rotation relative des raccords et des profilés, mais il sera plus aisé de les développer à la fin du présent mémoire lorsque des exemples illustrés par les figures auront été donnés. Les processus de rotation relative seront analysés et illustrés par les figures 3 et 4. Le raidis- sement apporté par l'invention ne réside pas seulement dans la prévention de la rotation relative, car dans de nombreux cas s'ajoutera à cet effet celui de la précontrainte sous laquelle le serrage met les plaques constituant les surfaces.
Il est avantageux dans le cadre de l'invention d'adopter un profilé de maintien pourvu d'une base plane comme le sont par exemple le U et le Té renversé. Cette base plane permet une fixation aisée aux surfaces. Le U et le Té renversé sont dépourvus d'une face supérieure correspondant à leur base, ce qui facilita la deuxième phase de l'opération du procédé, c.à.d. l'introduction des raccords.
Si en raison de leur rigidité plus grande on préfère des profils qui possèdent une face supérieure, comme par exemple le tube carré ou le double Té, le procédé est alors de découper cette face supérieure à proximité des raccorda,
Un profilé d'une autre section ne comportant pas de base, par exemple circulaire, pourrait toutefois convenir dans le cas où une grande surface n'est pas nécessaire pour assurer la fixation du profilé sur la feuille, par exemple si l'on em. ploie la soudure,
L'invention apporte encore une solution au problème du maintien et du raidissement de surfaces constituées de plu- sieurs"plaques distinctes. On utilise alors en plus des profi- lés de maintien et des raccords déjà envisagés, des profilés de jonction munis de fentes longitudinales dans lesquelles s'em- bottent les bords des plaques.
Lesdits profilés de jonction sont caractérisés par leur épaisseur, qui doit être mise en harmonie
<Desc/Clms Page number 5>
avec le restant du système. Lorsqu'on utilise un profil de jonction à fente, une surépaisseur par rapport à la surface des plaques apparait tout le long du profil. Il faut que cette surépaisseur soit égale à l'épaisseur de la base des profilas de maintien. Cette condition donne des surfaces plates sur lea- quelles reposent les embranchements des raccords. Sous l'influen- ce du serrage des vis les plaques s'encagent plus profondément dans les fentes des profilés de jonction.
Le choix est baissé au constructeur d'amener à butée :soit le,3 profilés de maintar contre les raccords, ce qui correspond à un jeu entre bord de feuille et fond de rainure, soit le bord de la feuille centre le fond de la rainure, ce qui correspond à un jeu à la bâtée.
Cette dernière alternative amènera une précontrainte desflaques à la compression, qui est souvent favorable à la rigidité et qui permet de réaliser des montages étanches si l'on garnit les fonde des fentes de bandes de caoutchouc.
On connait dans les techniques du bois et des métaux l'utilisation de profilés de raidissement et l'utilisation de profilés de jonction munis de fentes longitudinales. La règle la plus fréquente dans ces techniques était de confondre les rôles de jonction et de raidissement. Par exemple dans les : assemblages en bois, les profilés à fente ont habituellement une section suffisamment forte pour assurer le raidissaient.
Dans les assemblages métalliques, la solidité des soudures et la bonne rigidité des métaux simplifient le problème.
Jusqu'à présent, dans le domaine des matières plasti- ques, on avait appliqué les techniques de raidissement, de maintien et de jonction, qui existaient dans la technique du bois et la technique des métaux. Toutefois, ces techniques ne donnent pas satisfaction ou sont onéreuses parce que les soudures des matières plastiques sont en gênerai fragiles, sur- tout à la traction et que les feuilles sont souples au point de pouvoir facilement s'enrouler si leur épaisseur est faible.
Le procédé de l'invention peut donc difficilement se rattacher à un procédé connu.
<Desc/Clms Page number 6>
Afin de mieux faire comprondre l'invention, on trouvera ci-après une description avec référence aux figures dans les- quelles : - la fig.l représente une vue en perspective d'un raccord, du profilé de maintien et de diverses exécutions du tendeur et de son appui au profilé.
- La fig.2 donne une vue en perspective d'un raccord d'une autre famille s'adaptant à des profilés de maintien en Té renversé.
- Les fige ) et 4 illustrent le fonctionnement du tendeur en coopération avec les butées et montrent les axes de rotation possible entre raccord et profilé de maintien.
- Les fig. 5 - 6 et 7 montrent des assemblages pour la consti- tution de grandes surfaces planes.
- La fig. 8 montre en perspective le raccord appelé "croix plane" - La fig. 9 montre en perspective un "coude dièdre" et l'assem- blage de deux plans orthogonaux.
- La fig. 10 montre en perspective une "croix trièdre" et l'as- semblage de trois plans orthogonaux.
- La fig. 11 représente un cylindre avec fond bombé raidi extérieurement.
- La fig. 12 représente un couple de bateau ou de carlingue avec raidissements intérieurs et raccord concave,
Il faut noter à propos des dessins en perspective les conventions, simplifications et omissions volontaires suivantes, adoptées en vue de la clarification beaucoup de perspectives sont éclatées ou partiellement éclatées; on a bien souvent omis de représenter les tendeurs; on a généralement représenté les profilés de maintien plus courts qu'ils ne le sont en r&lité.
EMI6.1
Les fig. 1-3-5-6-7-Ô-9-1O-11-12 illus- trent uniquement le cas où l'on a fait choix d'un profilé de section "U" dont le creux est carré. Seule la fig, 2 est rela- tive à une autre hypothèse car elle représente un raccord coopérant avec des profils en forme de Té.
<Desc/Clms Page number 7>
La fig. 1 représente sous le repère 1 les profilés de maintien en forme de U, sous le repère 2 un raccord droit et sous les repères 7 et 7b deux réalisations différentes du tendeur. Le raccord 2 est celui qui sera utilisé monté au-des- sus de profilés de jonction à fente plats 24, ainsi qu'illustré par les exemples concrets des fig. 5 - 6 et 7. Le racccrd 2 ne doit pas être utilisé pour une jonction entre profilés de main- tien 1 situé à un endroit où il n'y a pas de jonction de plaques et où la surface est nue. Le raccord qu'il faudrait utiliser alors n'est pas représenté aux figures.
Il sera d'ailleurs très semblable au raccord représenté en 2 avec comme simple dif- férence qu'il aurait la partie centrale de sa base prolongée vers le bas par un socle d'une épaisseur égale à la dimension 26 qu'a la base du profilé de maintien 1. En se référai à la fig. 8 on peut facilement imaginer ce que serait ce raccord en supprimant par la pensée les deux embranchements perpendiculai. res de la croix représentée mais en maintenant le socle 29 que représente cette croix.
Le raccord 2 de la fig. 1 présente des butées 25 contre lesquelles viennent s'appliquer par ces deux parties verticales la section terminale en forme de U des profilés de maintien 1.
Le raccord 2 présente dans ses embranchements un tenon central unique 3 qui coopère par ses faces latérales 14a et 14b avec le creux des profilés U. Un jeu entre les faces 14a et 14b et les faces intérieures du U facilite l'introduction des tenons 3, Le fond du raccord 2 est plat et s'appuie sur une surface plate également. Les parois latérales de l'évidement central du raccord constituent en 6a et 6b des surfaces d'appui pour la tête des tendeurs à vis. Des fentes 4 sont prévues depuis le dessus des raccords jusqu'à l'emplacement que trouvera la tige du tendeur.
Le repère 7 de la figure 1 montre un tendeur dont la tête active est située du côté du raccord. Ce tendeur comporte
<Desc/Clms Page number 8>
une vis 8, une rondelle 9, qui coopèrent avec des surfaces d'appui 6a et 6b dans l'évidement central du raccord. Une pièce taraudée 10 munie de deux tenons 11 prend appui sur les tranches des ouvertures 12 que l'on taille dans les ailes du profilé de raidissement 1.
Si l'accès du côté du raccord est jugé moins aisé, on préférera le tendeur représenté sous le repère 7b.
Les tenons 17 trouvent leur appui sur la tranche des ouvertures 12 pratiquées dans les ailes des profilés. Ces tenons 17 sont solidaires d'un corps cylindrique 19 non taraudé qui coulisse librement sur la partie lisse de la tige 16 de la vis. L'écrou 15 prend appui à l'intérieur du raccord sur les surfaces 6a et 6b. Il est suffisamment grand pour s'adapter aux parois de l'évidement central du raccord et être ainsi em- pêché de tourner. On tourne la vis du coté du profilé de main* tien, et l'avance de la tête de celle-ci pousse dans la direc- tion du raccord le manchon 19 et amène le serrage recherché.
On remarquera qu'aussi bien dans l'exécution 7 que dans l'exé- cution 7b la rotation relative de la partie passive du tendeur est empêchée.
L'appui des tenons 11 ou 17 des tendeurs sur le profi- lé peut être trouvé en faisant des fentes en forme de virgule comme en 12, mais il est plus avantageux parce que cela déforce moins le profilé, de pratiquer deux boutonnières 12b ou une boutonnière 12b et un trou 12c. Dans le uuci de déforger le moins possible les ailes du profilé, il y a intérét à ce que les ouvertures 12b et 12c ne soient pas localisées à une trop grande hauteur dans les ailes du profilé.
Avant d'aborder les fig. 2 - 3 et 4 qui illustrent la généralité et certains principes de l'invention, on facilitera la compréhension en abordant directement les cas pratiques illustrés par les fig. 5 à 12.
<Desc/Clms Page number 9>
On envisage tout d'abord le problème concret de la formation d'une surface plane, un plafond par exemple, formé par la juxtaposition de bandes parallèles, comme représenté en fig. 5.
Les bandes de plaques 20a - 20b .. 20c ont été préparées chacune isolément. On y a fixé à espaces réguliers des profilés de raidissement U à l'aide d'un calibre de fixation et en prenant soin de maintenir sur le coté de chaque plaque une bande non couverte par les profils de raidissement dont la largeur 21 est soigneusement respectée. ,
Les bandes 20a, 20b, 20c ainsi préparées sont alors introduites dans les fontes 22 et 23 de profilés plats du jonc- tion 24, Ce profilé plat de jonction est caractérisé en ce que le supplément d'épaisseur 27 qu'il donne par rapport à la surface libre de la plaque est égal à l'épaisseur de la base 26 'du pro- filé U de raidissement.
Le respect de ces conditions dimensionnelles entraîne que la face inférieure plate d'un raccord droit 2 qui chuvauche les profilés de jonction s'appuie sur une surface plane.
Le calibrage de la largeur 21 sur les bords des plaques est fait en tenant compte de la profondeur des fentes des profi- lés de jonction 24. Si l'on désire obtenir une précontrainte à la compression dans les plaques, il faut que la largeur 21 soit légèrement supérieure à la profondeur des fentes. Bien que cette précontrainte à la compression soit généralement favorable, il y a parfois intérêt à l'éviter, par exemple lorsque la soli- darisation entre les plaques et les profilés de raidissenent n'est pas assez sûre pour la supporter. Dans ce cas, on dimi- nuera la largeur des bandes 21 et on calculera 1'emplacement des butées 25 des raccords, pour qu'après serrage un jeu sub- siste au fond de la fente.
La fig. 6 représente un montage analogue pour des pla- queondulées, dont le sommet des ondulations est plan.
<Desc/Clms Page number 10>
La fig. 7 représente une surface plane, un plafond par exemple, obtenu par un quadrillage de plaques rectangulaires emboîtées dans les mêmes profils de jonction plans 24.
Il y a deux réseaux orthogonaux de profils de jonction et il y a deux réseaux orthogonaux de profils de raidissement.
Les raccords droits 2 chevauchent les profils de jonction, maie à l'intersection des deux réseaux de raidissement, il a fallu créer un raccord d'un type nouveau repère 28 appelé "croix plane? La fig. ô donne uno vue agrandie de cette croix plane. On re- marque à la base de celle-ci une surépaisseur 29, qui est égale à l'épaisseur 26 de la base des profils "U" et qui est évidem- ment encore égale au supplément de hauteur 27 des profilés de jonction par rapport aux plaques.
L'ordre des opérations consiste encore à fixer à l'aide du calibre les profilés sur les plaques, puis. glisser les bords libres dans les fentes des profilés de jonction, puis à placer les raccords et enfin à serrer les vis des tendeurs,
On envisage maintenant le cas concret constitué par la jonction de deux plans à 90 à raidir du côte extérieur de l'an- gle solide. La fig. 9 représente la solution qui est obtenue à l'aide d'un raccord 30 appelé "coude dièdre" qui chevauche un profil cornière 31 et muni de fentes 22 et 23.
Le supplément d'épaisseur 27 que donnent les faces ap- parentes des profilés de jonction par rapport aux plaques est encore égal à l'épaisseur 26 de la base du profil de raidisse- ment. La bande laissée libre sur les bords des plaques a été respectée en vue d'obtenir ou non l'effet de précontrainte dans les plaques. Au fond de la fente des profilés, il est loisible de mettre un joint de caoutchouc qui donnera l'étanchéité si l'on réalise la précontrainte sous compression des plaques,
Il est aisé d'obtenir des corps parallélipipédiques de grandes longueurs, comme par exemple des gaines de ventilation en répétant le montage de la fig. 9 à chacune des arêtes avec
<Desc/Clms Page number 11>
le module de répétition déterminé par l'espacement des profilée U fixés à espaces réguliers sur les bandes qui constitueront les parois latérales.
Dans des cas comme celui-ci, l'effet pratique qui est obtenu par l'invention est surprenant. En effet, il permet de mettre à profit le moment d'inertie des pa- rois latérales, en empêchant celles-ci de se gauchir, et l'on peut ainsi réaliser des constructions dans lesquelles la solidité et la légèreté s'allient dans des conditions qui n'avaient pas encore été réalisées jusqu'à présent.
On envisage ensuite le cas de la fige 10 qui est celui du raidissement extérieur d'un trièdre. Le raccord 40 utilisé est appelé croix trièdre. Les profils de jonction de ccin sont identiques au profil 31 de la fig. 9. Ces trois profil? de jonc- tion sont coupés suivant des plans perpendiculaires à leur face extérieure et faisant un angle de 45 avec leur arête. Les sections ainsi obtenues se raccordent parfaitement.
En répétant huit fois le montage de la fig. 10 aux huit sommets d'un cube, on voit le profit qu'on peut en tire: pour construire des éléments de bâtiment, des réservoirs et des cais- sons. Le fait que le raccord "croix trièdre" laisse libre le sommet géométrique du trièdre est un avantage, car on peut par- j faire l'étanchéité, par des soudures par exemple, sans titre gêné par le raccord. La "croix trièdre" amène les profils de raidisse- ment à courir le long de profils de jonction, d'où un raidissement supplémentaire.
On peut facilement imaginer à partir de la fige 10 de supprimer un des embranchements de la face supérieure du raccord, ce qui équivaut à créer un "Té trièdre", ou l'un des embranchements coudés ce qui équivaut à créer un "Té dièdre gauche" ou un "Té dièdre droit".
La fig. 11 représente un réservoir cylindrique qui cons- titue un autre cas concret d'application du procédé. La surface latérale du cylindre est une surface fermée sur elle-mêne, qui est raidie avec une certaine précontrainte à la compression par
<Desc/Clms Page number 12>
un réseau de profilés U cintrés, disposés suivant les cercles.
Un réseau orthogonal est disposa suivant les génératrices et l'on emploie des croix légèrement cintrées en 50. Le fond du cylindre est un fond bombé. Les "coudes dièdres" 30 racordent le réseau de raidissement étoile du fond au réseau suivant les géné- ratrices, Le sommet de la calotte sphérique est recouvert par un Raccord en étoile 51", Le profilé de jonction à fentes qui est employé est une cornière curviligne.
Il existe des cas où il est nécessaire que les surfaces extérieures des objets à construire soient lisses et l'invention permet de placer le système de raidissement et de maintien à l'intérieur de corps creux.
La fig. 12 illustre un exemple d'application de ce genre. Elle représente un couple de bateau ou de planeur. Les profilés de maintien sont cintrés mais ce cintrage est fait en respectant le plan de symétrie de ces profilés. L'évidement central des raccords est maintenant concave, ce qui rend malaisé l'accès par ce côté aux têtes des vis des tendeurs. On choisira donc des tendeurs suivant repère 7b de la fig. 1.
Avec ces raidissements intérieurs, on conserve l'égali- té des dimensions 25 et 26 mesurant respectivement le supplément d'épaisseur par rapport aux surfaces des profilés de jonction et l'épaisseur de la base des profilés de maintien.
Les raccords représentés en 60 et 61 à la fig. 12 sont conçus en fonction du cas particulier pour des angles soli- des différents de 90 On peut imaginer dans cette famille de raccords concaves l'homologue concave du raccord 30 de la fig.
9 que l'on pourrait appeler "coude dièdre concave". On peut imaginer de même des Tés et des croix dièdres et trièdres conca- ves, homologues des pièces déjà envisagées dans les familles convexes.
<Desc/Clms Page number 13>
On revient maintenant aux fig. 2 et 4 qui illustrent comment les dispositions de l'invention empêchent la rotation relative entre raccord et profilé de maintien. La fig. 2 est une perspective coupée qui montre qu'il y a intérêt à ce que l'axe d'action du tendeur passe en dehors des axes de rotation possible 81 - 82 et 83. Cette fig, montre aussi que l'indéfor- mabilité de la longueur du tendeur sera plus facile à réaliser si les deux appuis qu'il trouve sont bien des appuis purs sans encastrement, car alors la vis travaille bien sous traction purs, sans aucune torsion. Il faut évidemment de très grandes forces pour déformer une vis sous traction pure.
On voit à la fig. 4a qu'une force dirigée vers le bas crée la tendance à la rotation autour d'un axe 81 au point do contact inférieur de la butée 25 du raccord. Une force apoliqués sur le profil vers le haut crée successivement, dans un ordre qui dépend des jeux, des axes de rotation en 82 (fig. 4b) sur l'extrémité inférieure du tenon de guidage et en 83 (fig. 4c) au point da contact de la partie supérieure de la butée 23.
Tenant compte de la position des axes 81 - 82 et 83 d'une part, et d'autre part qu'il y a intérêt à prévoir las boutonnières d'appui 12b ou 120 à un niveau relativement has . dans le profilé, on peut aisément se rendre compte que c'est en localisant l'appui sur le raccord dans une zone comprise entre la 1/2 et les 2/3 de la hauteur de celui-ci qu'on réalise la position optimum pour l'action du tendeur.
On revient enfin à la fig. 2 qui illustre le cas particulier de la jonction de deux plans orthogonaux dans le cas où on a adopté un profil à âme centrale en forme de Té renversé. Le raccord représenté ost l'homologue du coude dièdre de la fig. 9. Le profil de maintien est représenté en 61, et en variante en 62.
Les embranchements du raccord sont pourvus de deux tenons 63a et 63b placés symétriquement à une distance correspondant à
<Desc/Clms Page number 14>
l'épaisseur de l'âme verticale du profilé de maintien. Le pro- filé de jonction 31 a encore la même caractéristique de présen- ter une surépaisseur 67 par rapport aux plaques, égale à l'épais- seur 66 de la base du profilé 61 de maintien. Or. a d'ailleurs maintenu dans cette exécution particulière la quasi totalité des caractéristiques des éléments de l'invention.
Le procédé de montage est identique et l'on respecte le même ordre pour les opérations, les mêmes bandes libres sous les bords des plaques, On peut encore réaliser ou non la précontrainte en adaptant la largeur de ces bandes libres à la profondeur des fentes des pro- filés de jonction, disposer dans le fond de celles-ci un caout- chouc en vue de l'étanchéité et prévoir dans les raccords des fentes, dans le fond desquelles repose la tige du mécanisme à vis, Il faut ajouter cependant que la fente 74 doit être plus étroite que l'épaisseur de l'ame verticale du profilé de maintien pour réaliser la butée de celui-ci contre le raccord. Le méca- nisme à vis doit évidemment être différent et se présente main- tenant sous la forme d'un étrier.
La famille de raccord suivant fig, 2 est plus compliquée de forme que celles suivant les autres figures.
Lea tendeurs sont aussi plus compliqués à réaliser, surtout lorsque leur tête active doit se trouver du coté des profilée, parce que l'âme verticale de ceux-ci contrarie l'ac- cessibilité du tournevis.
A la fig. 2 on a représenté en 61 un profilé en Té renversé, tandis qu'en 62 on a représenté en variante un profil qui était initialement un double Té dont on a coupé l'aile supé- rieure à l'endroit où celle-ci aurait gêné la coopération avec le raccord. On n'a pas représenté la variante homologue que l'on pourrait obtenir en employant des profilés de maintien qui seraient initialement des tubes carrés, car on obtient immédia- tement un U lorsqu'on découpe à proximité des raccords la face supérieure de ces tubes carrés.
<Desc/Clms Page number 15>
Il a été question dans la description ci-dessus de calibres de fixation : dans le cas particulier fréquent où il s'agit de fixer à espaces réguliers des profilés de maintien sur des bandes planes, il est simple de fabriquer un calibre basé sur le principe de l'équerre à deux branches. On l'emploie par récurrence, c'est-à-dire qu'on prend comme repère de dis- tance un profilé déjà posé. Simultanément des butées ont été prévues dans le calibre qui impose le maintien de la largeur des bandes à laisser libres sur le bord des plaques, sur la tranche desquelles un appui de guidage est réalisé.
D'autres types de calibres doivent être conçus suivant les cas d'espèces que l'on se propose de traiter. Il faut re- marquer à ce propos que le cadre de l'invention est très vaste, que de nombreux montages possibles n'ont pas été évoqués dans la présente description, parmi ceux-ci on peut avoir toute une série d'exemples qui découleraient d'autres moyens de fixation des profilés de maintien aux plaques. Il n'est pas nécessaire en effet, pour rester dans le cadre de l'invention de placer des profilés de maintien avec leur base à plat sur les plaques.
Ainsi, dans le cas d'un profilé U dont le creux inté- rieur est un carré parfait coopérant avec un raccord dont le tenon a pour section le carré correspondant, on peut facilement mettre à profit l'existence d'un deuxième plan de symétrie du creux du profité pour placer en alternative de deux façons différentes perpendiculaires l'une sur l'autre les raccords par rapport au profilé.
Pour pouvoir disposer pleinement des avantages j'une interchangeabilité supplémentaire, il est encore nécessaire que l'épaisseur 28 des butées 25 que présentent les raccords soit la même que l'épaisseur 27 de la base des profilés de raidissement, car ainsi on peut disposer un raccord couché
<Desc/Clms Page number 16>
dans le creux du profilé sans altérer les modules dimensionnels inhérents à tout le système.
C'est donc dans son exécution avec profil U à creux carré ou avec un profil en tubes carrés, en coopération avec des raccords suivant figure 1 dont le tenon a la section carrée correspondante et avec la condition que les dimensions 26, 27 et 26 sont égales, que les dispositifs de l'invention se pré- sentent avec le plus de possibilités d'interchangeabilité et de combinaisons.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESS FOR MAINTAINING SURFACES IN A DETERMINED SHAPE
AND DEVICES FOR CARRYING OUT THE PROCESS.
The present invention relates to a method applicable to constructions which have surfaces which otherwise would not be self-supporting or would not be sufficiently rigid. The surfaces can be formed by sheets or sheets of any material, but it is mainly to the plastic sheets that the shape-maintaining method of the invention will apply because the other devices add. tees by the invention to make this process possible are also advantageously made of plastic: in particular
<Desc / Clms Page number 2>
profiles which can be extruded, and fittings which can be injected.
The surfaces in question can either be closed on themselves as in the case of cylinders or spheres, or limited as in the case of the portion of the plane that constitutes a ceiling or a shelf, or still formed of elements. - surface elements forming ridges between them as in the case of a parallelepiped box or that of a boat hull formed by several warped surfaces which intersect.
The method of the invention consists in fixing, as a first operation, retaining profiles to said surfaces, taking care to leave interruptions of these at the places where the nodes, angles and junctions will find place. between these profiles. The retaining profile which is adopted must have a longitudinal plane of symmetry, which will be respected even if it is necessary to bend these profiles prior to their fixing.
After this first operation, these sections are connected together with fittings whose branches have a configuration which corresponds to that of the section adopted.
Finally, the method comprises a last operation which consists in putting into action a clamping means which finds a support on the branch of the connector and its other support on caluidu profile. The action of this clamping means causes a tendency to bring the connector and the profile closer together; this tendency is itself the cause of a reduction in the possibilities of relative rotation of the profile with respect to the fitting.
The invention goes hand in hand with the use of a retaining section, for example a section section in the form of a "U", adopted once and for all by category of applications. It then resides in the creation of a certain number of connectors whose branches have a configuration corresponding to that of the profile adopted.
<Desc / Clms Page number 3>
Respecting the order of operations indicated is one of the important characteristics of the process.
To interrupt the course of the profiles at the places where it is known that the nodes, angles and junctions will find place, it is advantageous to cut these profiles beforehand to the exact suitable lengths.
A particularly practical and efficient clamping means is constituted by a screw tensioner which bears on the one hand on the branch of the connector and on the other hand on the retaining profile. The action of the screw generates in this tensioner a force whose line of action is the straight line which joins the two supports, which is advantageous, whether it is a support!)! simple and not built-in. It is also advantageous that the line of action of this traction, or the equivalent resultant, lies in the plane of symmetry of the profile to avoid distortions during tightening.
The direction of this traction is in a manner similar to that of the section itself, but we can admit an approximation which can go up to 45, angular value below which the traction along the axis of the section remains dominant.
During the first operation consisting in fixing the retaining profiles to the surfaces, we saw that it was necessary to interrupt the course of the profiles at the places reserved for the connections. It is useful to determine the length of these interruptions with precision and to provide on the fittings a stop corresponding to the end section of the retaining profiles so that the tendency to relative rotation of the profile with respect to the fitting is stopped by the cooperation of this terminal section with the stop of the fitting. The tightening ensures the assembly and promotes this cooperation by energetically applying the surfaces one against the other or quite bare less by bringing them as close as possible.
<Desc / Clms Page number 4>
Additional arrangements will still be provided to prevent or counteract the relative rotation of the connectors and profiles, but it will be easier to develop them at the end of this specification when the examples illustrated by the figures have been given. The processes of relative rotation will be analyzed and illustrated by FIGS. 3 and 4. The stiffening provided by the invention does not lie only in the prevention of relative rotation, since in many cases that of the prestress under which the clamping places the plates constituting the surfaces.
It is advantageous in the context of the invention to adopt a retaining profile provided with a flat base such as the U and the inverted tee, for example. This flat base allows easy attachment to surfaces. The U and the inverted tee do not have an upper face corresponding to their base, which facilitated the second phase of the process operation, i.e. the introduction of fittings.
If, because of their greater rigidity, profiles are preferred which have an upper face, such as for example the square tube or the double tee, the process is then to cut this upper face close to the fittings,
A profile of another section not comprising a base, for example circular, could however be suitable in the case where a large surface is not necessary to ensure the fixing of the profile on the sheet, for example if one em. bends the weld,
The invention also provides a solution to the problem of retaining and stiffening surfaces made up of several distinct plates. In addition to the retaining profiles and fittings already envisaged, joining profiles provided with longitudinal slots are then used. in which the edges of the plates fit together.
Said junction profiles are characterized by their thickness, which must be brought into harmony
<Desc / Clms Page number 5>
with the rest of the system. When using a slotted junction profile, an extra thickness relative to the surface of the plates appears all along the profile. This extra thickness must be equal to the thickness of the base of the support profiles. This condition results in flat surfaces on which the branches of the fittings rest. Under the influence of the tightening of the screws, the plates fit deeper into the slots of the connecting profiles.
The choice is down to the manufacturer to bring to the stop: either the 3 maintar profiles against the fittings, which corresponds to a clearance between the edge of the sheet and the bottom of the groove, or the edge of the sheet centers the bottom of the groove , which corresponds to a pan game.
This last alternative will bring a prestressing of the puddles to compression, which is often favorable to the rigidity and which makes it possible to achieve airtight assemblies if the bases of the slots are lined with rubber bands.
The use of stiffening profiles and the use of junction profiles provided with longitudinal slots are known in the wood and metal techniques. The most common rule in these techniques was to confuse the roles of junction and stiffening. For example in: timber assemblies, slotted profiles usually have a section strong enough to provide stiffness.
In metal assemblies, the strength of the welds and the good rigidity of the metals simplify the problem.
Heretofore, in the field of plastics, the techniques of stiffening, holding and joining, which exist in woodworking and metal engineering, have been applied. However, these techniques are not satisfactory or are expensive because the welds of plastics are generally fragile, especially in tension and the sheets are flexible to the point of being able to easily roll up if their thickness is small.
The process of the invention can therefore hardly be linked to a known process.
<Desc / Clms Page number 6>
In order to better understand the invention, a description will be found below with reference to the figures in which: FIG. 1 represents a perspective view of a connector, of the retaining profile and of various executions of the tensioner and its support to the profile.
- Fig.2 gives a perspective view of a fitting from another family adapting to inverted T-shaped retaining profiles.
- The figs) and 4 illustrate the operation of the tensioner in cooperation with the stops and show the possible axes of rotation between the connection and the retaining profile.
- Figs. 5 - 6 and 7 show assemblies for the constitution of large flat surfaces.
- Fig. 8 shows in perspective the connection called "plane cross" - FIG. 9 shows in perspective a "dihedral bend" and the assembly of two orthogonal planes.
- Fig. 10 shows in perspective a "trihedron cross" and the assembly of three orthogonal planes.
- Fig. 11 shows a cylinder with a domed bottom stiffened on the outside.
- Fig. 12 represents a couple of boat or cabin with internal stiffening and concave connection,
It should be noted with regard to the perspective drawings the following conventions, simplifications and voluntary omissions, adopted for the clarification of many perspectives are exploded or partially exploded; we have often omitted to represent the tensioners; the holding sections have generally been shown shorter than they actually are.
EMI6.1
Figs. 1-3-5-6-7-Ô-9-1O-11-12 only illustrate the case where a "U" section profile has been chosen with a square hollow. Only FIG. 2 relates to another hypothesis because it represents a connection cooperating with T-shaped profiles.
<Desc / Clms Page number 7>
Fig. 1 shows under reference 1 the U-shaped retaining profiles, under reference 2 a straight connection and under reference numbers 7 and 7b two different embodiments of the tensioner. The connector 2 is the one which will be used mounted above the flat slotted junction profiles 24, as illustrated by the concrete examples in fig. 5 - 6 and 7. Racccrd 2 must not be used for a junction between retaining profiles 1 located in a place where there is no junction of plates and where the surface is bare. The fitting that should then be used is not shown in the figures.
It will also be very similar to the connector shown at 2 with the simple difference that it would have the central part of its base extended downwards by a base of a thickness equal to the dimension 26 that the base of the retaining profile 1. Referring to fig. 8 one can easily imagine what this connection would be by removing by thought the two perpendicular branches. res of the cross represented but by maintaining the base 29 represented by this cross.
The connector 2 in fig. 1 has stops 25 against which the U-shaped end section of the retaining profiles 1 comes to rest via these two vertical parts.
The connector 2 has in its branches a single central tenon 3 which cooperates through its lateral faces 14a and 14b with the hollow of the U profiles. A clearance between the faces 14a and 14b and the inner faces of the U facilitates the introduction of the tenons 3, The bottom of connector 2 is flat and rests on a flat surface as well. The side walls of the central recess of the connector form at 6a and 6b bearing surfaces for the head of the screw tensioners. Slots 4 are provided from above the fittings to the location of the tensioner rod.
Reference 7 in FIG. 1 shows a tensioner whose active head is located on the connection side. This tensioner has
<Desc / Clms Page number 8>
a screw 8, a washer 9, which cooperate with bearing surfaces 6a and 6b in the central recess of the connector. A threaded part 10 provided with two tenons 11 rests on the edges of the openings 12 which are cut in the wings of the stiffening section 1.
If access to the connection side is deemed less easy, the tensioner shown under item 7b will be preferred.
The tenons 17 find their support on the edge of the openings 12 made in the wings of the profiles. These tenons 17 are integral with a non-threaded cylindrical body 19 which slides freely on the smooth part of the rod 16 of the screw. The nut 15 bears inside the fitting on the surfaces 6a and 6b. It is large enough to fit the walls of the central recess of the fitting and thus be prevented from rotating. The screw is turned on the side of the hand profile, and the advance of the head thereof pushes the sleeve 19 in the direction of the connector and brings about the desired tightening.
It will be noted that both in execution 7 and in execution 7b the relative rotation of the passive part of the tensioner is prevented.
The support of the tenons 11 or 17 of the tensioners on the profile can be found by making comma-shaped slits as in 12, but it is more advantageous because it strains the profile less, to make two buttonholes 12b or one buttonhole 12b and a hole 12c. In order to deforge the wings of the section as little as possible, it is in the interest of the openings 12b and 12c not to be located at too great a height in the wings of the section.
Before turning to Figs. 2 - 3 and 4 which illustrate the generality and certain principles of the invention, understanding will be facilitated by approaching directly the practical cases illustrated by FIGS. 5 to 12.
<Desc / Clms Page number 9>
We first consider the concrete problem of forming a flat surface, a ceiling for example, formed by the juxtaposition of parallel bands, as shown in FIG. 5.
The strips of plates 20a - 20b .. 20c were each prepared in isolation. U stiffening profiles were fixed to it at regular spaces using a fixing gauge and taking care to maintain on the side of each plate a strip not covered by the stiffening profiles, the width of which is carefully observed. . ,
The strips 20a, 20b, 20c thus prepared are then introduced into the castings 22 and 23 of the flat profiles of the junction 24. This flat junction profile is characterized in that the additional thickness 27 that it gives compared to the free surface of the plate is equal to the thickness of the base 26 'of the stiffening profile U.
Compliance with these dimensional conditions causes the flat underside of a straight connector 2 which chuvauchees the junction profiles to rest on a flat surface.
The sizing of the width 21 on the edges of the plates is made taking into account the depth of the slots in the junction profiles 24. If it is desired to obtain a compressive prestress in the plates, the width 21 must be or slightly greater than the depth of the slits. Although this compressive prestress is generally favorable, it is sometimes advantageous to avoid it, for example when the solidification between the plates and the stiffening profiles is not secure enough to withstand it. In this case, the width of the bands 21 will be reduced and the location of the stops 25 of the fittings will be calculated, so that after tightening a play remains at the bottom of the slot.
Fig. 6 shows a similar assembly for corrugated plates, the top of the corrugations of which is plane.
<Desc / Clms Page number 10>
Fig. 7 shows a flat surface, a ceiling for example, obtained by a grid of rectangular plates nested in the same flat junction profiles 24.
There are two orthogonal networks of junction profiles and there are two orthogonal networks of stiffening profiles.
The straight fittings 2 overlap the junction profiles, but at the intersection of the two stiffening networks, it was necessary to create a fitting of a new type, reference 28 called "flat cross? Fig. Ô gives an enlarged view of this cross There is an extra thickness 29 at the base of the latter, which is equal to the thickness 26 of the base of the "U" profiles and which is obviously still equal to the additional height 27 of the junction profiles. compared to the plates.
The order of operations still consists of fixing the profiles on the plates using the gauge, then. slide the free edges into the slots of the junction profiles, then place the fittings and finally tighten the tensioner screws,
We now consider the concrete case constituted by the junction of two planes at 90 to stiffen the outer side of the solid angle. Fig. 9 represents the solution which is obtained using a connector 30 called a "dihedral bend" which overlaps an angle profile 31 and provided with slots 22 and 23.
The additional thickness 27 provided by the apparent faces of the junction profiles with respect to the plates is still equal to the thickness 26 of the base of the stiffening profile. The band left free on the edges of the plates was respected in order to obtain or not the effect of prestressing in the plates. At the bottom of the slot of the profiles, it is possible to put a rubber gasket which will give the seal if the prestressing under compression of the plates is carried out,
It is easy to obtain parallelepipedic bodies of great lengths, such as for example ventilation ducts by repeating the assembly of FIG. 9 at each edge with
<Desc / Clms Page number 11>
the repetition modulus determined by the spacing of the U profiles fixed at regular intervals on the bands which will constitute the side walls.
In cases like this, the practical effect which is obtained by the invention is surprising. Indeed, it makes it possible to take advantage of the moment of inertia of the side walls, preventing them from warping, and one can thus achieve constructions in which strength and lightness combine in conditions which had not yet been fulfilled.
We then consider the case of the pin 10 which is that of the external stiffening of a trihedron. The fitting 40 used is called a trihedron cross. The ccin junction profiles are identical to profile 31 of fig. 9. These three profiles? of junction are cut along planes perpendicular to their outer face and forming an angle of 45 with their edge. The sections thus obtained are perfectly connected.
By repeating the assembly of fig. 10 at the eight vertices of a cube, we see the benefit that can be drawn from it: to construct building elements, reservoirs and coffers. The fact that the "trihedron cross" connection leaves the geometric vertex of the trihedron free is an advantage, because it is possible to seal it, by welds for example, without a titer hampered by the connection. The "trihedral cross" causes the stiffening profiles to run along the junction profiles, resulting in additional stiffening.
One can easily imagine from fig 10 to remove one of the branches from the upper face of the fitting, which is equivalent to creating a "Trihedron tee", or one of the bent branches which is equivalent to creating a "Left dihedral tee. "or a" right dihedral tee ".
Fig. 11 shows a cylindrical reservoir which constitutes another concrete case of application of the method. The lateral surface of the cylinder is a closed surface on itself, which is stiffened with a certain compressive preload by
<Desc / Clms Page number 12>
a network of curved U profiles, arranged in circles.
An orthogonal network is arranged along the generatrices and one uses crosses slightly arched at 50. The bottom of the cylinder is a domed bottom. The "dihedral elbows" 30 connect the star stiffening network from the bottom to the network following the generators, The top of the spherical cap is covered by a 51 "star connection, The slotted junction profile which is used is an angle iron curvilinear.
There are cases where it is necessary for the exterior surfaces of the objects to be constructed to be smooth and the invention makes it possible to place the stiffening and retaining system inside hollow bodies.
Fig. 12 illustrates an example of an application of this type. It represents a couple of boat or glider. The retaining profiles are bent but this bending is done while respecting the plane of symmetry of these profiles. The central recess of the fittings is now concave, which makes it difficult to access the heads of the tensioner screws from this side. We will therefore choose tensioners according to reference 7b of FIG. 1.
With these internal stiffenings, the equality of dimensions 25 and 26 is maintained, measuring respectively the additional thickness with respect to the surfaces of the junction profiles and the thickness of the base of the retaining profiles.
The fittings shown at 60 and 61 in fig. 12 are designed according to the particular case for solid angles other than 90. In this family of concave fittings, the concave counterpart of fitting 30 of FIG.
9 which one could call "concave dihedral bend". In the same way, we can imagine Tees and dihedral and concave trihedron crosses, homologous to the parts already considered in the convex families.
<Desc / Clms Page number 13>
We now return to FIGS. 2 and 4 which illustrate how the provisions of the invention prevent relative rotation between the connector and the retaining profile. Fig. 2 is a cut away perspective which shows that it is advantageous for the axis of action of the tensioner to pass outside the axes of possible rotation 81 - 82 and 83. This fig also shows that the indeformability of the length of the tensioner will be easier to achieve if the two supports that it finds are indeed pure supports without embedding, because then the screw works well under pure tension, without any torsion. It obviously takes very large forces to deform a screw under pure tension.
We see in fig. 4a that a downward force creates the tendency to rotate about an axis 81 at the lower contact point of the stopper 25 of the fitting. A force apolized on the upward profile successively creates, in an order which depends on the clearances, axes of rotation at 82 (fig. 4b) on the lower end of the guide pin and at 83 (fig. 4c) at the point da contact of the upper part of the stop 23.
Taking into account the position of the axes 81 - 82 and 83 on the one hand, and on the other hand that it is advantageous to provide las support buttonholes 12b or 120 at a relatively low level. in the profile, we can easily see that it is by locating the support on the fitting in an area between 1/2 and 2/3 of the height of the latter that the optimum position is achieved for the action of the tensioner.
We finally come back to FIG. 2 which illustrates the particular case of the junction of two orthogonal planes in the case where a central web profile in the shape of an inverted T has been adopted. The connector shown is the homologue of the dihedral elbow of FIG. 9. The support profile is shown at 61, and alternatively at 62.
The branches of the fitting are provided with two tenons 63a and 63b placed symmetrically at a distance corresponding to
<Desc / Clms Page number 14>
the thickness of the vertical web of the retaining profile. The junction profile 31 also has the same characteristic of having an extra thickness 67 with respect to the plates, equal to the thickness 66 of the base of the retaining profile 61. Or. Has moreover maintained in this particular embodiment almost all the characteristics of the elements of the invention.
The assembly process is identical and the same order is observed for the operations, the same free bands under the edges of the plates. The prestressing can also be carried out or not by adapting the width of these free bands to the depth of the slots in the junction profiles, place a rubber in the bottom of these for sealing and provide slots in the joints, in the bottom of which rests the rod of the screw mechanism. However, it should be added that the slot 74 must be narrower than the thickness of the vertical web of the retaining section in order to stop the latter against the connection. The screw mechanism must obviously be different and now comes in the form of a caliper.
The connection family according to fig, 2 is more complicated in shape than those according to the other figures.
The tensioners are also more complicated to produce, especially when their active head must be on the side of the profiles, because the vertical web of these hinders the accessibility of the screwdriver.
In fig. 2 is shown at 61 an inverted T-profile, while at 62 there is shown as a variant a profile which was initially a double T whose upper wing has been cut at the place where it would have hindered. cooperation with the fitting. The homologous variant that could be obtained by using retaining profiles which would initially be square tubes has not been shown, because a U is immediately obtained when the upper face of these tubes is cut near the fittings. squares.
<Desc / Clms Page number 15>
In the above description, reference was made to fixing gauges: in the particular frequent case where it is a question of fixing retaining profiles at regular intervals on flat strips, it is simple to manufacture a gauge based on the principle of the square with two branches. It is used by recurrence, that is to say that we take a profile that has already been installed as a distance mark. At the same time, stops have been provided in the gauge which imposes the maintenance of the width of the strips to be left free on the edge of the plates, on the edges of which a guide support is produced.
Other types of gauges must be designed according to the specific cases to be treated. It should be noted in this connection that the scope of the invention is very wide, that many possible assemblies have not been mentioned in the present description, among these we can have a whole series of examples which would follow. other means of fixing the retaining profiles to the plates. In fact, in order to remain within the scope of the invention, it is not necessary to place retaining profiles with their base flat on the plates.
Thus, in the case of a U profile whose interior hollow is a perfect square cooperating with a connector whose tenon has the corresponding square as its section, it is easy to take advantage of the existence of a second plane of symmetry. the hollow of the profit to place alternatively in two different ways perpendicular to one another the fittings relative to the profile.
In order to be able to fully benefit from the advantages of additional interchangeability, it is still necessary that the thickness 28 of the stops 25 presented by the fittings is the same as the thickness 27 of the base of the stiffening profiles, because thus it is possible to have a lying fitting
<Desc / Clms Page number 16>
in the hollow of the profile without altering the dimensional modules inherent in the entire system.
It is therefore in its execution with U profile with square hollow or with a square tube profile, in cooperation with fittings according to figure 1 whose tenon has the corresponding square section and with the condition that the dimensions 26, 27 and 26 are equal, that the devices of the invention are presented with the most possibilities of interchangeability and combinations.