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Couvercles 'et châssis pour trou d'homme.
La présente invention a trait à des -couvercles et châssis pour trou d'homme et dispositifs analogues: dans les- quels un' couvercle s'adapte exactement sur un châss,is.
La. fabrication de. couvercles de trou d'homme, notamment de ceux utilisés pour couvrir des trous d'homme, pui.ts, cham- bres et tranchées souterraines contenant,du matériel électri- que, vannes pour conduites de gaz, machines en général, conduits et analogues, présente des difficultés en raison du fait que ces couvercles doivent être construits de manière à s'adapter exactement sans nécessiter des. frais d'usinage des, pièces, mou-
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lées et être étanches à l'eau et suffisamment étanches au gaz;
même dans.les cas où l'étanchéité à l'eau et au gaz n'est pas indispensable, la précision de l'ajustage est essentielle. pour que l'huile, le goudron ou d'autres matériaux -utilisés pour le revêtement des surfaces de routes ou de chauss,ées ne puissent en aucun cas pénétrer ou être chassés par la circula- tion entre un couvercle et le châssis correspondant. Autrement dit, le couvercle doit s'adapter exactement tout en restant toujours facilement amovible pour permettre d'accéder à la tranchée ou au trou d'homme. Dans le cas de couvercles recou- vrant des tranchées et où plusieurs sections sont disposées bout à bout, la difficulté est accrue du fait des varia tions même minimes qui se produisent forcément dans les pièces fon- dues, même obtenues dans un même moule et dans les mêmes con- ditions.
Pour donner entièrement satisfaction, les pieèces mou- lées doivent être rigides et leur structure microscopique doit être paffaitement régulière, de sorte que lors de l'assemblage du couvercle et du châssis il ne puisse se produire de varia- tions de forme ou d'ajustage. Il en résulte que les pièces mou- lées doivent être rigoureusement exemptes de tensions internes, condition qui n'a pû être satisfaite jusqu'à présent.
Bien que les procédés habituels de moulage et d'usinage ultérieur des pièces moulées, après déformation, permettent de produire des pièces moulées en fonte tels que des couvercles et châssis de trou d'homme dont l'ajustage est au début parfai t, on a constaté qu'il se produit néanmoins des déformations ulté- rieures dues à la diminution progressive des tensions internes subsistant dans le métal constitutif de ces pièces fondues ; il en résulte que ces couvercles et châssis semblent êtresatisfai- sants lors de leur première mise en service, mais en raison de -cette déformation ultérieure.le parfait ajustage entre le cou- vercle et le châssis cesse d'exister d'où résultent des pivote-
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ments ou balancements, et autres caractéristiques indésirables.
La présente invention permet d'obtenir des couvercles et châssis pour trous d'homme en fonte, entièrement exempts de tensions internes et pouvant sans aucun usinage s'ajuster avec précision,tout en conservant, l'amovibilité nécessaire. Les recherches et essais du demandeur ont montré qu'il y a lieu d'observer un certain nombre de conditions bi.en précises.
Ces conditions sont au' nombre de trois et peuvent être résumées comme suit :
1 Tant le couvercle que le châssis doivent être éta- blis de telle sorte que l'épaisseur en section transversale des éléments du couvercle et du châssis soit sensiblement égale dans l'ensemble de la pièce en évitant toutes inégalités d'épaisseur et toute accumulation de métal dans la pièce ; par ailleurs, le dessin de ces pièces doit être tel que tout abaissement du couvercle dans son châssis, sous l'action des charges que le couvercle est appelé à subir en service, soit effectivement empêché, le châssis étant débarrassé des tensions et flexions lors de l'application de ces charges malgré que le contour périphérique du couvercle s'adapte exactement dans le châssis.
Pour obtenir cette égalité de section transversale il faut que les intervalles du moule, autrement dit la distan'- ce entre les parois internes enfermant le métal fondu, soient sensiblement égaux d'où résulte entre autres que les nervures du couvercle ou la forme du châssis doit présenter une dépouille juste suffisante pour permettre le démoulage. La construction du moule doit par conséquent être telle qu'elle élimine autant que possible toute résistance de frottement s'opposant au re- trait du modèle ou des trousseaux.
Cette diminution de la dépouille constitue une mesure quelque peu révolutionnaire, puisque jusqu'à présent., il était de pratique normale de donner une dépouille considérable; il est en effet évident que plus cette dépouille est grande, plus le
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retrait des modèles est facile et cette facilité de retrait a jusqu'à présent été considérée comme devant primer toute autre considération normale en ce qui concerne la fabrication de piè- ces moulées telles que les couvercles et châssis de trous d'homme.
2 Le dessin satisfaisant étant établi, il faut encore que le moulage s'effectue suivant un procédé spécial dont les caractéristiques sont telles que l'arrivée du métal dans le moule garantit le maintien du métal à l'état liquide jusqu'à ce que le moule soit complètement rempli ; il en résulte que l'introduc- tion du métal fondu doit s'effectuer en un ou plusieurs points judicieùsement choisis et avec un débit réglé et commandé, et en- fin qu'il est nécessaire d'employer des moules constitués avec des matériaux qui contiennent un minimum de substance dont la décomposition chimique absorbe de la chaleur, et qui de ce fait ont une mauvaise conductibilité calorifique.
Enfin, les moules doivent être agencés pour assurer un refroidissement uniforme afin que la solidification se produise d'une manière suffisamment simultanée dans l'ensemble de la pièce pour qu'aucun noyau de métal fondu persiste au sein de l'un quel- conque des éléments de la pièce, celle-ci présentant de ce fait une structure microscopique parfaitement uniforme dans toute son étendue.
3 La troisième condition consiste à prévoir des moyens qui permettent, malgré la précision de l'ajustage, de rompre fa- cilement le joint entre le couvercle et le châssis pour permet- tre ainsi l'enlèvement facile du couvercle, lorsque l'ensemble est monté, par exemple dans la surface d'une chaussée.
Il en ré- sulte qu'un très léger mouvement ascendant, de quelques fractions de millimètres seulement, est suffisant pour p rovoquerl'ouver- ture de ce joint et dégager le couvercle; pratiquement, cela veut dire que ce léger mouvement ascendant doit s'effectuer au moyen d'un outil spécial, puisqu'il est évident qu'il serait sans intérêt d'établir un couvercle à joint étanche avec tous ses avan-
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tages si des précautions ne sont pas prises pour permettre l'en- lèvement rapide et facile de ce couvercle en cas de besoin.
Pour la mise en oeuvre pratique du dispositif objet de l'invention, les éléments de couvercle et de châssis sont monlés séparément et sont ensuite assemblés sur les éléments du couver- cle, l'ajustage précis étant rendu possible par la prévision de trous de boulons allongés aux extrémités en regard des sections, pour permettre ainsi une légère variation de position. Cette par- ticularité, ainsi que d'autres caractéristiques d'importance pra- tique ressortiront de la description détaillée, donnée ci-après, d'un mode de réalisation préféré du couvercle et du châssis cons- truit conformément à 1''invention.
Dans ce mode de réalisation préféré, le couvercle comporte deux côtés opposés inclinés dans le même sens, comme il a été dit ci-dessus, tandis que l'autre paire de côtés opposés est normalement inclinée en sens opposé conformément à la pratique co urant e.
Dans ses'grandes lignes, l'invention consiste donc en un couvercle et châssis pour trou d'homme -le châssis étant réalisé en sections et ajusté sur un couvercle- caractérisé en ce que les épaisseurs, en coupe transversale, des sections du couvercle du et/châssis sont sensiblement égales partout, en évitant ainsi l'emploi de masses métalliques inégales, le contour externe du couvercle s'ajustant exactement sur toute sa surface, en formant un joint étanche à l'air et à l'eau, avec le contour interne cor- respondant du châssis, lorsque ces deux éléments sont assemblés;
par ailleurs, le fond du couvercle estsoutenu effectivement sur une bride horizontale du châssis, l'angle d'inclinaison des bords périphériques du châssis étant tel que, malgré l'étanchéité du joint, un léger mouvement aseendant de l'un des côtés du couvercle provoque la rupture du joint et permet l'enlèvement du couvercle.
Une autre caractéristique importante réside dans la pré- vision voisinage de l'extrémité du 'couvercle
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d'une ouverture destinée à recevoir un crochet coulissant verti- calement dans un support lequel peut être placé sur le châssis et permettant les déplacements latéraux dudit crochet de manière qu'il s'engage sous une pièce fixe du couvercle ; une clavette reposant sur le support et coopérant avec une fente de l'extré- mité supérieure du crochet peut de ce fait être chassée trans- versalement, en soulevant ainsi le couvercle par rapport à son châssis d'une quantité suffisante pour rompre le joint et dé- gager le couvercle en vue de son enlèvement facile.
L'invention vise par ailleurs un procédé de moulage de ces couvercles et châssis de trou d'homme qui consiste es- sentiellement à donner aux espaces libres des moules des dimen- sions sensiblement uniformes dans l'ensemble de celui-ci , pour produire ainsi une pièce fondue d'épaisseur pratiquement unifor- me dans toute son étendue ; le métal fondu est par ailleurs in- troduit dans un moule réalisé en des matériaux qui ne'contien- nent qu'un minimum de substances dont la décomposition chimique absorbe de la chaleur, c'est à dire donne au moule un faible coefficient de conductian calorifique ; le métal reste ainsi à l'état liquide jusqu'à ce que le moule soit complètement rem- pli.
Le procédé de moulage prévoit par ailleurs l'emploi de moyens ou organes qui permettent de garantir une régularité de refroidissement telle que la solidification ou la prise s'effectue d'une manière suffisamment simultanée dans l'ensem- ble de la pièce pour qu'il ne subsiste pas de noyau de métal fondu dans celle-ci ; on obtient ainsi une pièce fondue qui, en même temps qu'une structure microscopique parfaitement ré- gulière, possède une très grande rigidité et est entièrement exempte de tensions internes, de sorte que lors de l'ajustage du couvercle et du châssis, ces deux éléments s'ajustent exac- tement l'un dans l'autre dans des positions bien déterminées, cet ajustage étant conservé indéfiniment.
Afin de bien faire comprendre l'invention et en faci- liter la mise en oeuvre, on va se référer dans la description ci-après aux dessins anneexés dans lesquels :
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La fige 1 est une vue en plan d'un couvercle et d'un châssis de trou d'homme de forme rectangulaire réalisés confor- mément à l'invention ;
La fig. 2 est une coupe verticale du couvercle et du châssis suivant la ligne 2-2 de lafig. 1;
La fig. 3 est une coupe verticale du couvercle et du châssis suivant la ligne 3-3 de la fige 1;
La fig. 4 est une vue semblable à celle de la fig.l et montre le mode d'ajustage dès sections du châssis sur le couvercle.
La fig. 5 est une vue schématique en plan montrant l'ajustage des sections de châssis sur les sections de couvercle correspondantes lorsque le dispositif est utilisé pour recouvrir une tranchée ;
La fig. 6 est une coupe suivant la ligné 6-6 de la fig. 5;
La fig. 7 est une bue schématique montrant le procédé de moulage du couvercle;
La fig. 8 est un schéma montrant un détail particuliè- rement important et
Les fig. 9 et 10 sont des vues en élévation d'un ac- cessoire indispensable pour la mise en oeuvre de l'invention, cet accessoire étant figuré en position de fonctionnement et dans la position qu'il prend immédiatement après avoir fonctionné.
Si maintenant on se reporte aux fige 1 à 4, on voit que le couvercle rectangulaire de trou d'homme 10 est constitué par une pièce en fonte, légère, creuse et en forme de grille ; lechâs- sis en fonte est constitué par quatre sections 23, 24, 25, 26 moulées séparément et formant le cadre rectangulaire de la fige 1. Ces éléments de châssis sont ajustés indépendamment sur le couvercle 10, le couvercle et le châssis s'ajustant l'un sur l'autre d'une manière assez précise pour qu'à la fin de l'assemblage, le joint formé entre ces deux éléments soit étanche à l'eau et aux gaz.
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Ce résultat est obtenu en moulant le couvercle et les éléments de châssis de telle sorte qu'ils soient entièrement exempts de tensions internes, c'est à dire qu'ils quittent le moule dépourvus des tensions dites initiales que jusqu'à présent on considérait comme inévitables dans les pièces en fonte, et qui diminuent pro- gressivement lors du veillissement, ou en exposant les pièces mou- lées à des variations de température résultant du "travail", de la torsion et des déformations générales de pièces moulées. Cette tension initiale de pièces moulées est principalement due à la formation, dans les parties les plus épaisses de la pièce moulée, de noyaux métalliques qui conservent l'état liquide lorsque le reste du métal de la pièce s'est déjà solidifié.
La formation de ces noyaux dans le couvercle 10 et les sections 23,24,25, 26 du châssis pendant le moulage est évitée par une disposition adéqua- te des orifices de remplissage et des évents du moule, et en donnant aux modèles et éléments analogues une forme telle que la section transversale des divers intervalles du moule, destinés à produire les barreaux de grille du couvercle et des sections de châssis soit faible et uniforme ou pratiquement uniforme, au- trement dit qu'il n'y ait pas de masses métalliques inégales dans l'ensemble des pièces.
L'épaisseur des nervures ou ailes sera comprise entre 5 mm environ et 11 mm environ, suivant les dimen- sions du couvercle et du châssis à produire, ces nervures ou ai- les recevant par ailleurs une dépouille aussi faible que possible, juste suffisante pour permettre le retrait des modèles, de sorte que l'épaisseur transversale des intervalles du moule correspon- dant à ces nervures ou ailes soit sensiblement la même au sommet et au fond de ces intervalles.
La fig. 7 montre que le couvercle 10 est fondu inversé, la référence 17 désignant le châssis supérieur et la référence 18 le châssis inférieur du moule. Dans un moule de grande dimension, le métal est introduit en un certain nombre de points, de sorte qu'il arrive à toutes les parties du moule par des entrées formées dans des noyaux de sable sec et avec un débit sensiblement uni- forme. Comme le montre la figure, l'introduction du métal s'effec- tue en plusieurs points, les positions des canaux d'entrée par
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rapport à la pièce elle-même étant indiquées schématiquement par les circonférences marquées 11, 12, 13, 14,15 dans la fig. 1.
L'emploi d'entrées en sable sec constitue une caractéristique importante, puisque ces entrées garantissent que la section libre des orifices d'entrée autrement dit la section commandant le débit du métal fondu, présente toujours des dimensions bien déterminées à l'avance et conserve ses dimensions pendant toute l'opération de déversement.
Pour garantir le maintien du métal fondu déversé dans le mou- le à l'état liquide jusqu'à ce que le moule soit complètement ren- pli, de sorte que ,la prise du métal s'effectue d'une manière pra- tiquement simultanée dans tout le corps de la pièce, on utilise avantageusement pour le moule un matériau constitutif qui ne con- tient qu'un minimum de substances dont la décomposition chimique absorbe de la chaleur et qui de ce fait présentent un faible coef- ficient de conductian calorifique.
Un matériau de moulage approprié consiste en un sable auquel a été ajoutée la quantité minimum, soit environ 5% en poids, d'argile plastique, juste suffisante pour former un moule qui permet encore d'effectuer le travail,et une poudre de charbon bitumineux aussi gras que possible, c'est à dire contenant le maximum possible de matières volatiles, la proportion de ce charbon étant de l'ordre de 1% en poids. Le poussier de charbon utilisé est appliqué au jet d'air de manière à se trouver à l'état de subdivision aussi poussé que la pratique permet d'atteindre.
Pendant l'opération de moulage, la présence de ce poussier de charbon bitumineux provoque la formation de gaz de charbon une vitesse relativement lente à la surface du moule, lequel gaz fait fonction d'amortisseur pour refouler le gaz à l'eau formée par l'eau utilisée pour permettre le travail du sable et de la déshydratation de l'afgile, le gaz à l'eau étant empêché d'entrer en contact avec le fer fondu lequel provoquerait autrementla transformation du char-bon graphitique contenu dans la fonte en le libérant, d'où résulteraient des pièces fondues blanches, dures et cassantes.
Par ailleurs, la chaleur du métal fon-
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du déversé dans le moule provoque une distillation des goudrons et des huiles lourdes contenus dans le poussier de charbon bitu- mineux incorporé dans la matière moulable, ces goudrons et huiles étant redéposés sur les grains silicieux plus froids en s'éloi- gnant de la fonte. Les goudrons et huiles sont progressivement cuits et viennent de ce fait adhérer aux grains qui sont normale- ment arrondis et lisses, et constituent alors des excroissances carboniques dures sur les grains. Les grains sont de ce fait ren- dus rugueux et s'interpénètrent de manière à former une masse automatiquement liée qui permet une réduction sensible de la pro- portion d'argile.
La composition du matériau.de moulage ci-dessus décrite peut être modifiée par l'utilisation de bentonite eu lieu de l'argile plastique au:taux d'environ 0,107% en poids, la ben- tonite étant ajoutée au sable pour lui donner le lien nécessaire.
En pratique, la matière constitutive du moule est constamment réu- tilisée en ajoutant à chaque fois une proportion d'environ 0,10 à 0,15% en poids de bentonite. Lorsque le matériau est utilisé dans le châssis inférieur on pourra y ajouter avantageusement de la sciure de bois très fine, cette sciure ou poudre de bois pouvant se substituer au poussier de charbon utilisé comme adjonction au sable de moulage pour la formation de noyaux.
Comme mesure supplémentaire pour empêcher le contact du gaz à, l'eau avec le métal fondu, lors du moulage du couvercle ou châssis, les faces du moule peuvent être enduites d'une suspen- sion de graphite dans de l'eau. Le graphite est mélangé avec l'eau et avec une faible proportion de colle et de bentonite pour main- tenir la suspension sous forme de peinture, de manière à permettre l'application d'une couche uniforme et très mince sur les surfaces du moule. Grâce à la projection de graphite sur le moule, les piè- ces moulées présentent un meilleur aspect et ne comportent pas de restants de sable brûlé, collé ou incrusté.
Les pièces moulées sort par ailleurs beaucoup plus douces et l'on évite la transformation en fonte blanche, même avec des pièces d'une épaisseur de l'ordre de 5 mm seulement et avec de lafonte de qualité inférieure, ceci grâce au fait que l'enduit de graphite isole les surfaces du moule
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et par ailleurs diminue la résistance à l'écoulement. Les trous de coulée peuvent également être enduits de graphite comme indi- qué ci-dessus pour réduire encore le frottement opposé au métal fondu lors de son déversement dans lesdits trous de co.ulée.
Comme le montrent les fig. 1 à 3, le couvercle 10 est fondu avec des faces inclinées 19,20, 21 ,22 (voir fig. 2 et 3) les faces 19 et 20 étant inclinées dans le même sens, de sorte qu'une coupe du couvercle suivant la ligne 2-2 (fig. 1) présente dans ses grandes lignes la forme d'un parallélogramme non rectan- gulaire, comme indiqué fig. 2. Le cas échéant, les autres côtés 21 et 22 peuvent également être inclinés dans un sens analogue, mais comme l'indique, la fig. 3 ces côtés sont inclinés en sens opposé .conformément à la pratique courante.
Les côtés peuvent être plans ou incurvés, comme le mohtre l'exemple figuré ; chaquecôté se compose de deux parties, à savoir une partie supérieure a et ure partie inférieure ±., cette dernière étant plus inclinée sur la verticale que la partie supérieure, chacune des faces étant ainsi constituées par deux surfaces planes se rencontrant. sous un certain angle. Les sections de châssis 23, 24, 25,26, présentent des parois internes qui épousent exactement la forme des faces 19,20, 21, 22 respectives du couvercle, ce dernier reposant, sur des par- ties saillantes horizontales ou brides ± desdites parois internes, comme indiqué aux fig. 2 et 3.
Avec cet arrangement des côtés du couvercle et du châssis, l'ajustage du couvercle dans le châssis est très précis, les côtés étant supportés le long des surfaces a et b et l'embase par la partie horizontale e.'Grâce à l'épaule- ment horizontal ± le couvercle 10 ne peut passer au travers du châssis, et en même temps on ne constate.pas de pression d'éclate- ment s'exerçant sur la face interne du châssis puisque la force résultant de l'application dune charge sur le couvercle 10 est. dirigée verticalement vers le bas et qu'il n'y a pas- de possibilité pour le couvercle de se déplacer latéralement dans le châssis en raison d'une part du profil des parties a et b, et d'autre part du fait que le couvercle est en contact immédiat avec le châssis.
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.De plus, le couvercle ne peut ,jouer lors du passage des véhicules, étant donné que le côté 20 du couvercle s'engage sous la section 24 du châssis qui s'oppose effectivement à tout soulèvement à cette extrémité. Néanmoins, le couvercle'ne risque pas de coîncer dans le châssis et peut être enlevé facilement, comme il sera exposé en détail plus loin, en raison du profil des parties a et b des côtés, grâce auquel un léger mouvement de soulèvement, de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres seulement, du côté 19 du cou- vercle dégage celui-ci et en permet l'enlèvement aisé.
Les sec- tions 23, 24,25, 26 du châssis présentent une section creuse, la paroi supérieure de cette section creuse étant simplement for- mée de voiles transversaux 27 et 27a entre les parois internes et externes des sections du châssis grâce à la prévision d'ouvertures 28 dans ladite paroi supérieure. Ces voiles transversaux 27 ne son. que partiels, comme indiqué aux fig. 2 et 3 ou ils atteignent les voiles principaux du couvercle et sont par contre complets, c'est à dire s'étendent sur toute la section transversale du châssis aux endroits où ils correspondent ou se trouvent en face des voiles principaux du couvercle comme en 27a.
Le côté 20 du couvercle 10 s'engage sous le côté correspondant 24 du châssis, de sorte que si le couvercle et le châssis sont noyés dans la surface d'une chaussée, que le côté 19 de l'angle obtu du couvercle étant expo- sé à, la circulation, toute tendance du côté 20 de ce même couvercle à se soulever est empêchée grâce au fait qu'il présente un angle aigu et s'engage sous la section 24 dudit châssis. Les sections du châssis sont remplies de béton, préférablement par introduction à force dans un lit de béton, pour comprimer le remplissage dans l'intérieur creux du châssis, en vue de renforcer ce dernier; le couvercle peut également être rempli de béton ou garni de pavés de bois.
Si l'on se rapporte à la fig. 4, on voit que les sec- tions 23, 24,25, 26 sont ajustées sur le couvercle 10 comme y in- diqué. On notera que les sections 23 et 24 sont constituées chacune
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par un côté rectiligne du châssis et par les angles, les parties c faisant saillie horizontalement étant entaillées au voisinage des angles comme indiqué. Lors de l'assemblage du châssis, les sections 25 et 26 sont ajustées sur le couvercle 10 comme indiqué, puis les sections 23 et 24 sont amenées en regard des faces ter- minales 25 et 26. Si l'une ou l'autre des sections 25 et 26 était un peu trop longue, il suffit de meuler les faces terminales du profilé, opération qui peut s'effectuer très facilement avec une rectifieuse portative.
Les sections 23 et 24 sont ensuite, fixées sur les sections 25 et 26.au moyen de boulons traversant les ori- fices allongés 29 dans les voiles transversaux au voisinage des extrémités de chacune des sections 23, 24,25, 26. Si l'une ou l'autre des sections 23 et 24 se trouvait être un peu trop longue ou un peu trop courte, l'ajustage sur le couvercle peut néanmoins s'effectuer avec précision' du fait que les orifices 29 sont allon- gés en vue de permettre cet ajustage précis.
Les sections de châs- sis sont finalement immobilisées dans la position dans laquelle elles ont été boulonnées en versant du plomb durci ou un autre mé- tal approprié dans les chambres 30 (voir fig.l) ménagées entre les différentes sections du châssis, cette opération finale con- tribuant par ailleurs à l'ajustage précis des sections sur le couvercle, si l'une ou l'autre des sections 25 et 26 se trouvait trop être un peu/courte. Ce procédé d'ajustage des sections de couver- cle est particulièrement avantageux dans le cas de couvercles multiples, ou pour tranchées.
Les fig. 5 et 6 montrent le procédé utilisé dans le cas d'un couvercle recouvrant une tranchée dans lequel ces différents éléments 10a, lOb, 10c,du couvercle diffè- rent entre eux de quelques fractions de millimètres, la différence étant dans la figure fortement exagérée. Lors de la pose de ces châssis et couvercle pour tranchép,les sections de châssis 23, 25a et 26a sont ajustées sur le premier élément de couvercle 10a, comne indiqué en se référant à la fig. 4, la quatrième section étant omise puisque le deuxième élément 10b du couvercle repose directement
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sur le couvercle 10a (voir fig. 6).
Led côtés 25b, 26b du châs- sis sont ensuite, avec leur couvercle lOb, amenés en contact avec les sections de châssis 25a, 26a et le couvercle 10 a respectivement, les sections 25a et 25b, 26a et 26b étant ajus- tées sur leur couvercle correspondant et en même temps l'une sur l'autre, grâce à la liaison assufée par les boulons passant dans les orifices allongés, déjà décrite au sujet de la fig.4.
Le même procédé est employé pour l'ajustage des sections 26c du châssis et pour les sections suivantes, les sections de châssis étant chaque fois rectifiées à la longueur exacte de leur couvercle correspondant, ou allongées pour faire corrés- pondre leur longueur à celle de leur couvercle par déversement de plomb durci ou autre métal approprié dans les chambres 30.
On notera que les sections du châssis sont effectivement as- semblées sur leur couvercle correspondant et n'ont pas besoin d'être rigoureusement alignées l'une sur l'autre. La section finale du châssis présente la même forme que la section 24 re- présentée aux fig. 2 et 4.
Dans les figures, les couvercles présentent une forme exactement rectangulaire, mais en réalité il n'en n'est pas ainsi puisqu'il est essentiel, en vue de faciliter le soulè- vement, qu'une extrémité du couvercle soit un peu plus large que l'autre. Cette particularité est représentée schématique- ment dans lafig. 8 dans laquelle on voit que l'extrémité R 'du couvercle qui doit être soulevé légèrement pour rompre le joint lorsque le couvercle doit être déplacé, est très légè- rement plus large que l'autre extrémité désignée par L, de sorte qu'une fois décollé de son châssis,'le couvercle peut être soulevé et déplacé longitudinalement par dessus l'extré- mité du châssis.
La différence de largeur est évidemment très faible et on a constaté qu'en pratique un couvercle de 750 mm de long n'a pas besoin de présenter une différence de largeur supérieure à 8/10 de millimètre.
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Pour faciliter le soulèvement de l'extrémité du cou- vercle en vue de la rupture du joint entre celui-ci et son châssis, il y a avantage à utiliser l'accessoire représenté aux fig. 9 et 10.
,On voit que cet accessoire se compose d'une traverse 32 prolongée par une poignée 33 pour retirer le couvercle lors- que le joint entre ledit couvercle et le châssis a été rompu.
Cette traverse comporte une ouverture 34 dans laquelle peut coulisseur un crochet 35. L'extrémité supérieure de ce crochet 35 présente une :rente- 36.dans laquelle peut se déplacer une clavette 37. Autrement dit, le dispositif est agencé de telle sorte que dans la position représentée fig. 9 le crochet 35 se trouve engagé sous l'une des parties rigides 38 du couvercle.
La clavette 37 est ensuite chassée tranversalement, d'où résul- te un léger soulèvement du couvercle par rapport à son châs- sis, soulèvement de l'ordre de quelques fractions de millimè- tre, mais suffisant pour rompre le joint , comme indiqué fig.
10. Le couvercle peut ensuite être décollé au moyen de la poi- gnée 33.
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Lids' and frame for manhole.
The present invention relates to manhole covers and frames and the like: in which a cover fits exactly on a frame, is.
The. Manufacture of. Manhole covers, especially of those used to cover manholes, underground pits, chambers and trenches containing, electrical equipment, valves for gas pipes, machines in general, conduits and the like , presents difficulties due to the fact that these covers must be constructed so as to fit exactly without requiring. machining costs of, parts,
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sealed and be watertight and sufficiently gas-tight;
even in cases where water and gas tightness is not essential, the accuracy of the fit is essential. so that the oil, tar or other materials -used for coating the surfaces of roads or pavements, ées cannot in any case penetrate or be driven out by the circulation between a cover and the corresponding frame. In other words, the cover must fit exactly while still remaining easily removable to allow access to the trench or manhole. In the case of covers covering trenches and where several sections are placed end to end, the difficulty is increased owing to the variations, even minimal, which inevitably occur in the castings, even obtained in the same mold and in the same conditions.
To be fully satisfactory, the molded parts must be rigid and their microscopic structure must be smooth, so that during assembly of the cover and the frame no variations in shape or fit can occur. . As a result, the castings must be strictly free from internal stresses, a condition which has not hitherto been satisfied.
Although the usual methods of molding and subsequent machining of the molded parts, after deformation, make it possible to produce cast iron parts such as covers and manhole frames, the fit of which is perfect at the start, we have noted that, however, subsequent deformations occur due to the progressive decrease in internal tensions remaining in the constituent metal of these molten parts; As a result, these covers and frames appear to be satisfactory when they are first put into service, but due to this subsequent deformation the perfect fit between the cover and the frame ceases to exist, resulting in swivels. -
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swaying or swaying, and other undesirable characteristics.
The present invention makes it possible to obtain covers and frames for manholes made of cast iron, entirely free from internal tensions and which can be precisely adjusted without any machining, while retaining the necessary removability. The applicant's research and tests have shown that it is necessary to observe a certain number of bi.en precise conditions.
These conditions are three in number and can be summarized as follows:
1 Both the cover and the frame must be established in such a way that the cross-sectional thickness of the cover and frame components is substantially equal throughout the room, avoiding any unevenness of thickness and any accumulation of metal in the room; moreover, the design of these parts must be such that any lowering of the cover in its frame, under the action of the loads that the cover is called upon to undergo in service, is effectively prevented, the frame being freed from tensions and bending during the application of these loads even though the peripheral contour of the cover fits exactly into the frame.
To obtain this equality of cross-section it is necessary that the intervals of the mold, in other words the distance between the internal walls enclosing the molten metal, are substantially equal, which results among other things that the ribs of the cover or the shape of the frame must have just sufficient clearance to allow demoulding. The construction of the mold should therefore be such as to eliminate as far as possible any frictional resistance opposing the withdrawal of the model or the trousseaux.
This reduction in the remains constitutes a somewhat revolutionary measure, since until now it was normal practice to donate a considerable body; it is in fact obvious that the larger this remains, the more
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Removal of the models is easy and this ease of removal has heretofore been considered to take precedence over all other normal considerations in the manufacture of castings such as manhole covers and frames.
2 The satisfactory design being established, it is still necessary that the molding be carried out according to a special process whose characteristics are such that the arrival of the metal in the mold guarantees the maintenance of the metal in the liquid state until the mold is completely filled; it follows that the introduction of the molten metal must be carried out at one or more carefully chosen points and with a regulated and controlled flow rate, and finally that it is necessary to use molds made of materials which contain a minimum of substance whose chemical decomposition absorbs heat, and which therefore have poor heat conductivity.
Finally, the molds should be arranged to ensure uniform cooling so that solidification occurs sufficiently simultaneously throughout the part that no molten metal core remains within any of the parts. elements of the part, the latter thus having a perfectly uniform microscopic structure throughout its entire extent.
3 The third condition consists in providing means which make it possible, despite the precision of the adjustment, to easily break the seal between the cover and the frame, thus allowing easy removal of the cover, when the assembly is mounted, for example in the surface of a roadway.
The result is that a very slight upward movement, of only a few fractions of a millimeter, is sufficient to open this seal and release the cover; in practice, this means that this slight upward movement must be effected by means of a special tool, since it is evident that it would be pointless to establish a tight-seal cover with all its advantages.
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stages if precautions are not taken to allow the quick and easy removal of this cover if necessary.
For the practical implementation of the device which is the subject of the invention, the cover and frame elements are assembled separately and are then assembled on the cover elements, the precise adjustment being made possible by the provision of bolt holes. elongated at the ends facing the sections, thus allowing a slight variation in position. This feature, as well as other features of practical importance, will become apparent from the detailed description given below of a preferred embodiment of the cover and frame constructed in accordance with the invention.
In this preferred embodiment, the cover has two opposite sides tilted in the same direction, as stated above, while the other pair of opposite sides is normally tilted in the opposite direction in accordance with current practice. .
In general terms, the invention therefore consists of a cover and frame for a manhole - the frame being made in sections and fitted on a cover - characterized in that the thicknesses, in cross section, of the sections of the cover of the and / frame are substantially equal everywhere, thus avoiding the use of unequal metal masses, the outer contour of the cover fitting exactly over its entire surface, forming an airtight and watertight seal, with the corresponding internal contour of the frame, when these two elements are assembled;
moreover, the bottom of the cover is effectively supported on a horizontal flange of the frame, the angle of inclination of the peripheral edges of the frame being such that, despite the tightness of the gasket, a slight movement aseendant of one of the sides of the cover causes the seal to break and allows the cover to be removed.
Another important feature is the provision near the end of the cover.
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an opening intended to receive a vertically sliding hook in a support which can be placed on the frame and allowing the lateral movements of said hook so that it engages under a fixed part of the cover; a key resting on the support and cooperating with a slot in the upper end of the hook can therefore be driven out transversely, thus lifting the cover relative to its frame by a sufficient amount to break the seal and release the cover for easy removal.
The invention further relates to a method of molding such manhole covers and frames which essentially consists in giving the free spaces of the molds substantially uniform dimensions throughout thereof, to thereby produce a molten part of practically uniform thickness throughout its extent; the molten metal is moreover introduced into a mold made of materials which only contain a minimum of substances whose chemical decomposition absorbs heat, that is to say gives the mold a low coefficient of conductian calorific; the metal thus remains in the liquid state until the mold is completely filled.
The molding process moreover provides for the use of means or members which make it possible to guarantee a regularity of cooling such that solidification or setting takes place in a sufficiently simultaneous manner throughout the part so that there is no core of molten metal remaining in it; this results in a molten part which, together with a perfectly regular microscopic structure, has very high rigidity and is completely free from internal stresses, so that when fitting the cover and the frame, these two elements fit exactly into one another in well-defined positions, this adjustment being retained indefinitely.
In order to make the invention fully understood and to facilitate its implementation, reference will be made in the description below to the appended drawings in which:
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Fig 1 is a plan view of a cover and a rectangular manhole frame made in accordance with the invention;
Fig. 2 is a vertical section of the cover and of the frame along line 2-2 of lafig. 1;
Fig. 3 is a vertical section through the cover and the frame along line 3-3 of fig 1;
Fig. 4 is a view similar to that of fig.l and shows the mode of adjustment of sections of the frame on the cover.
Fig. 5 is a schematic plan view showing the fit of the frame sections to the corresponding cover sections when the device is used to cover a trench;
Fig. 6 is a section along line 6-6 of FIG. 5;
Fig. 7 is a schematic diagram showing the method of molding the cover;
Fig. 8 is a diagram showing a particularly important detail and
Figs. 9 and 10 are elevational views of an accessory essential for the implementation of the invention, this accessory being shown in the operating position and in the position which it takes immediately after having operated.
If we now refer to figs 1 to 4, we see that the rectangular manhole cover 10 is constituted by a cast iron part, light, hollow and in the form of a grid; The cast-iron casing is made up of four separately molded sections 23, 24, 25, 26 which form the rectangular frame of the pin 1. These frame members are independently fitted to the cover 10, the cover and the frame fitting the frame. 'one on top of the other in a sufficiently precise manner so that at the end of the assembly, the seal formed between these two elements is watertight and gas-tight.
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This is achieved by molding the cover and the frame elements in such a way that they are completely free from internal stresses, i.e. they leave the mold free from the so-called initial stresses that until now were considered to be. inevitable in castings, and which gradually decrease with aging, or by exposing castings to temperature variations resulting from "working", twisting, and general deformation of castings. This initial tension of molded parts is mainly due to the formation, in the thicker parts of the molded part, of metal cores which retain the liquid state when the rest of the metal of the part has already solidified.
The formation of these cores in the cover 10 and the sections 23, 24, 25, 26 of the frame during the molding is avoided by a suitable arrangement of the filling holes and the vents of the mold, and by giving the models and the like. a shape such that the cross-section of the various gaps in the mold, intended to produce the grid bars of the cover and of the frame sections is small and uniform or practically uniform, in other words that there are no metallic masses uneven in all parts.
The thickness of the ribs or wings will be between approximately 5 mm and approximately 11 mm, depending on the dimensions of the cover and of the frame to be produced, these ribs or wings also receiving as little relief as possible, just sufficient for allow the models to be removed, so that the transverse thickness of the mold gaps corresponding to these ribs or flanges is substantially the same at the top and at the bottom of these gaps.
Fig. 7 shows that the cover 10 is reverse melted, the reference 17 designating the upper frame and the reference 18 the lower frame of the mold. In a large mold, metal is introduced at a number of points so that it reaches all parts of the mold through inlets formed in cores of dry sand and with a substantially uniform flow rate. As shown in the figure, the metal is introduced at several points, the positions of the inlet channels by
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relative to the part itself being indicated schematically by the circumferences marked 11, 12, 13, 14,15 in FIG. 1.
The use of dry sand inlets is an important feature, since these inlets ensure that the free section of the inlet openings, in other words the section controlling the flow of molten metal, always has dimensions well determined in advance and retains its dimensions throughout the dumping operation.
To ensure that the molten metal poured into the mold is maintained in the liquid state until the mold is completely filled, so that the setting of the metal takes place in a practically simultaneous manner. throughout the body of the part, a constituent material is advantageously used for the mold which contains only a minimum of substances the chemical decomposition of which absorbs heat and which therefore have a low heat conductor coefficient .
A suitable molding material is sand to which has been added the minimum amount, about 5% by weight, of plastic clay, just enough to form a mold which still allows the work to be done, and bituminous coal powder. as fatty as possible, that is to say containing the maximum possible of volatile matter, the proportion of this carbon being of the order of 1% by weight. The coal dust used is applied with the air jet so as to be in the state of subdivision as deep as practice allows.
During the molding operation, the presence of this bituminous coal dust causes the formation of coal gas at a relatively slow rate at the surface of the mold, which gas acts as a damper to force the gas back into the water formed by the 'water used to allow sand work and dehydration of the iron, the water gas being prevented from coming into contact with the molten iron which would otherwise cause the transformation of the graphitic char contained in the cast iron into it. releasing, from which would result white, hard and brittle molten pieces.
Moreover, the heat of the molten metal
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of the poured into the mold causes a distillation of the tars and heavy oils contained in the bituminous coal dust incorporated in the moldable material, these tars and oils being redeposited on the colder siliceous grains as they move away from the cast iron . The tars and oils are gradually cooked and therefore adhere to the grains which are normally rounded and smooth, and then form hard carbonic growths on the grains. The grains are therefore roughened and interpenetrate so as to form an automatically bound mass which allows a significant reduction in the proportion of clay.
The composition of the molding material described above can be changed by the use of bentonite in place of plastic clay at the rate of about 0.107% by weight, with the benzonite being added to the sand to give it the link required.
In practice, the constituent material of the mold is constantly reused, each time adding a proportion of about 0.10 to 0.15% by weight of bentonite. When the material is used in the lower frame, very fine sawdust can be added to it advantageously, this sawdust or wood powder being able to replace the charcoal dust used as an addition to the molding sand for the formation of cores.
As an additional measure to prevent contact of the water gas with the molten metal, when molding the cover or frame, the faces of the mold may be coated with a suspension of graphite in water. The graphite is mixed with water and with a small proportion of glue and bentonite to maintain the suspension as a paint, so as to allow the application of a uniform and very thin layer on the surfaces of the mold. Thanks to the projection of graphite on the mold, the castings present a better appearance and do not contain any residue of burnt, stuck or encrusted sand.
The castings also come out much softer and the transformation into white cast iron is avoided, even with parts with a thickness of only about 5 mm and with inferior quality cast iron, this thanks to the fact that graphite coating insulates the mold surfaces
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and on the other hand decreases the resistance to flow. The tap holes may also be coated with graphite as indicated above to further reduce the friction against the molten metal as it is poured into said tap holes.
As shown in Figs. 1 to 3, the cover 10 is melted with inclined faces 19, 20, 21, 22 (see fig. 2 and 3) the faces 19 and 20 being inclined in the same direction, so that a section of the cover along the line 2-2 (fig. 1) shows in broad outline the shape of a non-rectangular parallelogram, as shown in fig. 2. If necessary, the other sides 21 and 22 can also be inclined in a similar direction, but as indicated in FIG. 3 these sides are inclined in the opposite direction. In accordance with current practice.
The sides can be flat or curved, like the mohtre example shown; each side is made up of two parts, namely an upper part and a lower part ±., the latter being more inclined to the vertical than the upper part, each of the faces thus being formed by two flat surfaces meeting. from a certain angle. The frame sections 23, 24, 25, 26, have internal walls which exactly match the shape of the respective faces 19, 20, 21, 22 of the cover, the latter resting on horizontal protrusions or flanges ± of said walls. internal, as shown in fig. 2 and 3.
With this arrangement of the sides of the cover and the frame, the fit of the cover in the frame is very precise, the sides being supported along surfaces a and b and the base by the horizontal part e. - horizontally ± the cover 10 cannot pass through the frame, and at the same time there is no bursting pressure exerted on the internal face of the frame since the force resulting from the application of a load on the cover 10 is. directed vertically downwards and that there is no possibility for the cover to move laterally in the frame due on the one hand to the profile of parts a and b, and on the other hand to the fact that the cover is in immediate contact with the frame.
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In addition, the cover can not play during the passage of vehicles, since the side 20 of the cover engages under the section 24 of the frame which effectively opposes any lifting at this end. Nevertheless, there is no risk of the cover getting caught in the frame and can be easily removed, as will be explained in detail later, due to the profile of parts a and b of the sides, thanks to which a slight lifting movement, of the The order of a few tenths of a millimeter only, on the side 19 of the cover releases the latter and allows easy removal.
The sections 23, 24, 25, 26 of the frame have a hollow section, the upper wall of this hollow section being simply formed by transverse webs 27 and 27a between the internal and external walls of the sections of the frame thanks to the provision. openings 28 in said top wall. These transverse sails 27 do not sound. only partial, as shown in fig. 2 and 3 or they reach the main sails of the cover and are on the other hand complete, i.e. extend over the entire cross section of the frame at the places where they correspond or are in front of the main sails of the cover as in 27a .
The side 20 of the cover 10 engages under the corresponding side 24 of the frame, so that if the cover and the frame are embedded in the surface of a roadway, that the side 19 of the obtuse angle of the cover being exposed. se to traffic, any tendency of the side 20 of this same cover to rise is prevented by the fact that it has an acute angle and engages under section 24 of said frame. The sections of the frame are filled with concrete, preferably by forcing into a bed of concrete, to compress the filling in the hollow interior of the frame, with a view to reinforcing the latter; the cover can also be filled with concrete or lined with wooden blocks.
If we refer to fig. 4, it is seen that sections 23, 24, 25, 26 fit over cover 10 as shown. Note that sections 23 and 24 are each made up of
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by a rectilinear side of the frame and by the angles, the horizontally projecting parts c being notched in the vicinity of the angles as indicated. When assembling the frame, sections 25 and 26 are fitted to cover 10 as shown, then sections 23 and 24 are brought opposite end faces 25 and 26. If either of the sections 25 and 26 were a little too long, it suffices to grind the end faces of the profile, an operation which can be carried out very easily with a portable grinding machine.
The sections 23 and 24 are then secured to the sections 25 and 26 by means of bolts passing through the elongated holes 29 in the transverse webs in the vicinity of the ends of each of the sections 23, 24,25, 26. If the either of the sections 23 and 24 was found to be a little too long or a little too short, the fit on the cover can still be done with precision because the holes 29 are elongated for the purpose of allow this precise adjustment.
The frame sections are finally immobilized in the position in which they were bolted by pouring hardened lead or another suitable metal into the chambers 30 (see fig. 1) formed between the different sections of the frame, this operation This also helps to fine-tune the sections on the cover, should either section 25 and 26 be too short. This method of adjusting the cover sections is particularly advantageous in the case of multiple covers, or for trenches.
Figs. 5 and 6 show the process used in the case of a cover covering a trench in which these different elements 10a, 10b, 10c, of the cover differ from each other by a few fractions of a millimeter, the difference in the figure being greatly exaggerated. In fitting such trench frame and cover, frame sections 23, 25a and 26a are fitted to the first cover member 10a, as shown with reference to fig. 4, the fourth section being omitted since the second element 10b of the cover rests directly
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on the cover 10a (see fig. 6).
The sides 25b, 26b of the frame are then, with their cover 10b, brought into contact with the frame sections 25a, 26a and the cover 10a respectively, the sections 25a and 25b, 26a and 26b being fitted on their sides. corresponding cover and at the same time one on top of the other, thanks to the connection provided by the bolts passing through the elongated holes, already described with regard to fig.4.
The same process is used for the adjustment of the sections 26c of the frame and for the following sections, the frame sections being each time ground to the exact length of their corresponding cover, or lengthened to make their length correspond to that of their length. cover by pouring hardened lead or other suitable metal into the chambers 30.
It will be noted that the sections of the frame are effectively assembled on their corresponding cover and do not need to be strictly aligned with one another. The final section of the frame has the same shape as the section 24 shown in FIGS. 2 and 4.
In the figures, the lids have an exactly rectangular shape, but in reality this is not so since it is essential, in order to facilitate the lifting, that an end of the lid is a little wider. that the other. This peculiarity is shown schematically in fig. 8 in which it is seen that the end R 'of the cover which must be lifted slightly to break the seal when the cover is to be moved, is very slightly wider than the other end designated by L, so that a once detached from its frame, the cover can be lifted and moved longitudinally over the end of the frame.
The difference in width is obviously very small and it has been observed that in practice a cover 750 mm long does not need to have a difference in width greater than 8/10 of a millimeter.
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To facilitate lifting of the end of the cover with a view to breaking the seal between it and its frame, it is advantageous to use the accessory shown in fig. 9 and 10.
It can be seen that this accessory consists of a cross member 32 extended by a handle 33 to remove the cover when the seal between said cover and the frame has been broken.
This cross member has an opening 34 in which a hook 35 can slide. The upper end of this hook 35 has an annuity 36. in which a key 37 can move. In other words, the device is arranged such that in the position shown in fig. 9 the hook 35 is engaged under one of the rigid parts 38 of the cover.
The key 37 is then driven transversely, resulting in a slight lifting of the cover relative to its frame, lifting of the order of a few fractions of a millimeter, but sufficient to break the seal, as shown in fig. .
10. The cover can then be detached using the handle 33.