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La Société dite : HERMANN FORSTER AG à Arbon (Suisse) "Profilé composite en tubes métalliques réunis métalliquement, comportant un matériau isolant intermédiaire, pour des châssis d'éléments de parois, de portes et de fenêtres et procédé pour sa fabrication"
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L'invention a pour objet un profilé composite en tubes métalliques réunis entre eux par des tiges métalliques et comprenant un matériau isolant intermédiaire résistant au feu et à la température, pour la confection de châssis d'éléments de parois, de portes et de fenêtres ; elle concerne aussi un procédé pour la fabrication d'un tel profilé.
On a déjà proposé des profilés composites de ce type, dans lesquels deux tubes d'acier et une plaque de matériau isolant serrée entre eux sont réunis au moyen de vis ou de rivets traversants. Les vis ou rivets prévus traversent chaque fois les deux parois intérieures de tubes qui sont opposées entre elles. Mais, pour l'introduction des vis ou rivets, il faut que la paroi extérieure au moins de l'un des tubes soit munie de trous relativement grands.
Ceci exige un travail véritablement compliqué au moment de l'assemblage du profilé. A cela s'ajoute que les grands trous visibles extérieurement sur les tubes doivent être masqués par des profilés de recouvrement supplémentaires.
La présente invention propose par contre un profilé composite du type connu et un procédé pour sa fabrication, qui permettent d'éviter les défauts indiqués ci-dessus.
Dans ce but, le profilé composite conforme à l'invention est caractérisé en ce que les deux tubes métalliques en matériau soudable sont réunis entre eux par des tiges métalliques qui sont en matériau soudable et qui traversent la couche isolante intermédiaire, ces tiges étant fixées à leurs deux extrémités par soudage à la paroi des tubes tournée vers la couche isolante. Les tiges, qui sont par exemple des tiges pleines ou des tronçons de tubes, ne traversent ni l'espace creux du tube ni la paroi extérieure du tube ; de cette façon, en particulier, aussi bien les profilés de recouvrement masquant la paroi visible des tubes métalliques que le perçage des parois de tubes pour la traversée des vis ou des rivets sont supprimés.
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Pendant la fabrication d'un tel profilé composite, les profilés métalliques sont tenus à un écartement dépassant la cote nominale, les tiges métalliques qui présentent une surlongueur correspondante étant introduites, à une certaine distance les unes des autres, entre les tubes et perpendiculairement à ceux-ci, ces tiges métalliques étant ensuite fixées en même temps par soudage par résistance aux parois intérieures des deux tubes, au moyen d'électrodes apposées sur les parois extérieures des tubes, de sorte que la longueur de ces tiges est réduite à la distance nominale.
La mise en place des tiges métalliques peut se réaliser au moyen de la couche isolante conçue comme une bande perforée d'une épaisseur correspondant à la distance nominale, les trous de cette couche isolante recevant les tiges métalliques ; ou bien on peut utiliser pour cela un outil approprié. Dans ce dernier cas, l'introduction de la couche isolante se réalise ensuite avantageusement par coulée ou injection de mousse dans l'espace intermédiaire restant entre les tubes métalliques.
On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description de plusieurs exemples d'exécution ; on se reportera aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de côté schématique d'un dispositif pour la fabrication d'un profilé composite suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus à plus grande échelle d'un outil, en deux parties représenté à l'état fermé, de mise en place des tiges métalliques- - la figure 3 montre à l'état ouvert une partie de l'outil de la figure 2 ;
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- figure 4 est une vue en coupe transversale du poste de soudage du dispositif de la figure 1 - figure 5 est une vue en coupe transversale, analogue à la figure 4, d'une variante du dispositif ;
- la figure 6 est une vue de côté schématique d'un deuxième exemple d'un dispositif pour la fabrication du profilé composite ;
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- la figure 7 est une vue de dessus schématique du dispositif de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue de côté à plus grande échelle d'un détail de la figure 7, montrant un moyen d'alimentation en barres - la figure 9 est une vue en coupe transversale à plus grande échelle du poste de soudage du dispositif avec une partie du moyen d'alimentation de la fig. 8 - la figure 10 est une vue en coupe transversale du poste de remplissage du dispositif des figures 6 à 9, pour l'insertion de la couche isolante.
Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un transporteur à rouleaux d'entrée 1 et un transporteur à rouleaux de sortie 2 avec un poste de soudage 3 placé entre les deux. Aux transporteurs à rouleaux d'entrée et de sortie 1 et 2 sont affectés des galets de guidage latéral 4. Le poste de soudage se compose d'une électrode de soudage inférieure fixe 5a et d'une électrode de soudage supérieure 5b, qui peut être montée et descendue hydrauliquement ou pneumatiquement. Avec ce dispositif, les deux tubes métalliques 6, qui sont avantageusement en acier et qui ont une section rectangulaire, sont mis, avec des tiges métalliques intermédiaires 7, avantageusement en acier aussi, à l'aide de l'outil porteur 8, sur le transporteur d'entrée et entraînés pas a pas, en passant par le poste de soudage 3, vers le transporteur de sortie 2.
L'outil représenté sur les figures 2 à 4 est en deux parties ; ses deux parties 8a, 8b, qui engrènent l'une avec l'autre, sont tenues ensemble en position fermée (fig.
2) par des vis de serrage 8c. Les tiges métalliques 7 sont tenues dans des évidements dentés des parties d'outil 8a, 8b. Ces deux parties, dont l'épaisseur correspond au plus à la distance nominale entre les tubes métalliques, sont tenues à la bonne position, au moyen de brides latérales 8d, sur le tube métallique inférieur 6. Les tiges métalliques 7, qui sont disposées à des distances longitudinales régulières et avec un décalage latéral alternatif entre elles, sont plus longues-d'une cote déterminée à l'avance-que la
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distance nominale entre les deux tubes métalliques 6.
Cette surlongueur des tiges métalliques 7, dont les extrémités frontales sont utilement arrondies légèrement ou chanfreinées en cône, correspond au raccourcissement des tiges qui se produit pendant le soudage. La descente de l'électrode de soudage supérieure mobile 5b entraîne le soudage par résistance des tiges 7 qui sont dans le champ d'action des électrodes 5a, 5b. Comme l'échauffement des points de contact des tiges avec les tubes métalliques s'étend aussi aux tiges voisines non soudées 7, qui ne sont pas encore directement entre les électrodes, celles-ci aussi se raccourcissent déjà légèrement. Cela empêche un pliage possible du tube métallique supérieur 6, quand l'électrode supérieure descend à la cote de distance nominale.
Ensuite l'unité composée des tubes 6 et de l'outil 8 portant les tiges 7 se déplace d'un pas correspondant à chaque longueur de soudage, jusqu'à ce que toutes les tiges 7 soient soudées aux deux tubes 6.
Puis l'outil 8 s'ouvre et ses parties s'écartent latéralement de l'ensemble constitué par les tubes et les tiges.
Dans l'espace intermédiaire restant entre les tubes, on insère maintenant la couche isolante, par exemple par introduction de parties de bandes correspondantes ou encore par coulée ou injection de mousse.
Dans une variante de ce procédé de fabrication, on utilise, comme outil pour introduire les tiges métalli- ques 7, la couche isolante 18 elle-même, réalisée en bande, à l'épaisseur nominale (figure 5). Elle est prévue avec des trous adéquats, dans lesquels les tiges métalliques ayant la surlongueur voulue sont introduites pour coulisser avec serrage. L'avance et le soudage pas à pas des tiges métalliques 7 avec les tubes 6 se font alors comme décrit plus haut. Le recul consécutif de l'outil est supprimé, de sorte que le profilé composite fini quitte le transporteur de sortie 2.
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Le dispositif représenté sur les figures 6 à 10 correspond, avec les différences suivantes, à celui de la figure 1, les mêmes éléments étant désignés par les mêmes références. L'outil d'introduction des tiges métalliques 7 est composé ici de deux chaînes de transport 28, munies d'entraîneurs et circulant pas à pas. Ces chaînes seront décrites en détail plus loin. Pour permettre l'introduction des tiges 7 présentant une surlongueur, le tube métallique supérieur 6 doit, dans la zone du guidage des tiges, rester soulevé à la distance nécessaire par rapport au tube métallique inférieur arrivant, sur le transporteur d'entrée 1, au poste de soudage 3. Ceci est obtenu à l'aide d'un étrier 10 comprenant un galet de pressage 10a et attaquant par en dessous le tube métallique supérieur 6..
Les axes d'articulation 29a des deux chaînes de transport latérales 28 coopèrent, aux endroits de renvoi, avec des pignons d'entraînement 30 ayant des entailles périphériques 30a et ils se déplacent entre ces pignons dans des glissières longitudinales 31. Sur chaque maillon 29b est fixé un mors de serrage 32a d'une pince d'entraînement, dont le deuxième mors mobile 32b est un bras d'un levier double 32 qui est monté pivotant avec une amplitude limitée sur le maillon 29b, autour d'un axe transversal 33.
Les nez des deux mors de serrage 32a, 32b sont entaillés selon le profil en coupe transversale des tiges métalliques 7. Le bras intérieur coudé du levier double 32 est muni d'un taquet 34, qui est appliqué contre une glissière 36 par un ressort 35 s'appuyant sur le maillon 29b. Dans la zone comprise entre les pignons d'entraînement 30, cette glissière 36 s'étend parallèlement à l'itinéraire des tubes métalliques 6 passant entre les deux chaînes, c'est-à-dire sur le côté dirigé vers cet itinéraire, à une distance latérale de la ligne de pose prévue des tiges métalliques 7 telle que les entailles des mors de serrage des pinces d'entraînement 32a, 32b de ce brin intérieur de chaîne se trouvent sur cette ligne et sont fermées.
Par contre, aux points de renvoi des chaînes de transport 28, la glissière
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36 a, en ce qui concerne la piste circulaire des maillons 29b renvoyés par les pignons de commande 30 et donc des axes de pivotement 33 des leviers doubles 32, un tracé tel que les pinces d'entraînement s'ouvrent, dans la zone des pignons de commande 30 placés du côté de la sortie, sous l'action du ressort 35 et se ferment dans la zone des pignons de commande 30 placés du côté de l'entrée, tandis qu'elles restent ouvertes sur le côté opposé à l'itinéraire des tubes.
Quand ce dispositif fonctionne pas a pas, des tiges"7 sont conduites par des moyens non représentés aux pinces d'entraînement ouvertes et opposées à l'itinéraire a.
Par un déplacement adéquat des chaînes 28, les pinces se ferment au point de renvoi qui est sur le côté de l'entrée ; elles entraînent alors les tiges 7 en deux rangées décalées l'une par rapport à l'autre, entre le tube métallique inférieur et le tube supérieur 6 tenu à une distance suffisante par l'étrier 10, en même temps que les deux tubes avancent d'un pas correspondant vers et/ou dans le poste de soudage. A la suite du soudage, aussi bien les tubes 6 que les chaînes 28 avancent d'un pas, de sorte que le groupe suivant de tiges à souder se trouve dans la zone du poste de soudage.
Comme on l'a indiqué, les pinces d'entraînement s'ouvrent juste avant le point de renvoi antérieur des chaînes dans le sens du déplacement a, de sorte que, par la suite, les pinces peuvent se détacher sans obstacle des tiges 7 soudées sur les tubes 6 et quitter le trajet de déplacement rectiligne de celles-ci.
L'ensemble ainsi créé à partir des deux tubes 6 fixés ensemble par des tiges 7 est alors serré, comme on le voit sur la figure 10, au moyen d'étriers de serrage 37, dans un support 38 rendu étanche dans le bas. L'espace intermédiaire entre les tubes 6 est alors garni avec un matériau isolant 39 qui peut être coulé, les tiges 7 étant complètement noyées ; après le durcissement du matériau isolant, le profilé composite est prêt pour un autre traitement.
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Il va de soi que le nombre, la disposition, la forme et les dimensions des tiges de liaison, qui sont avantageusement en un bon acier soudable, peuvent être choisis librement suivant les exigences. C'est ainsi qu'au lieu des tiges rondes dessinées 7, on peut choisir, comme tiges de liaison, des tiges qui ont d'autres profils ou des morceaux de tube correspondants. Il en est de même pour le choix du matériau isolant à utiliser. Par exemple des produits à base d'amiante, des panneaux de particules liés au ciment, des panneaux de plâtre ou du mortier de plâtre'se sont révélés adéquats. Mais la couche isolante peut aussi être formée par une masse ignifuge à intumescence.
Dans chaque cas, le procédé de fabrication décrit conduit à un profilé composite dont les tubes ne présentent aucune sorte de trous traversants et dont les espaces creux ne sont traversés par aucune partie des tiges de liaison ; des profilés destinés à recouvrir les parties de tiges traversantes ou des trous de passage à travers les parois ne sont pas nécessaires ; de même le procédé peut être automatisé de manière simple.
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The company known as: HERMANN FORSTER AG in Arbon (Switzerland) "Composite profile in metallic tubes joined together metallically, comprising an intermediate insulating material, for frames of wall, door and window elements and process for its manufacture"
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The subject of the invention is a composite profile made of metal tubes joined together by metal rods and comprising an intermediate insulating material resistant to fire and to temperature, for making frames of wall elements, doors and windows; it also relates to a process for the manufacture of such a profile.
Composite profiles of this type have already been proposed, in which two steel tubes and a plate of insulating material clamped together are joined by means of screws or through rivets. The screws or rivets provided each pass through the two inner walls of tubes which are opposite to each other. However, for the introduction of the screws or rivets, the outer wall of at least one of the tubes must be provided with relatively large holes.
This requires really complicated work when assembling the profile. In addition, the large holes visible externally on the tubes must be masked by additional cover profiles.
The present invention, on the other hand, proposes a composite profile of the known type and a process for its manufacture, which make it possible to avoid the defects indicated above.
For this purpose, the composite profile according to the invention is characterized in that the two metal tubes of weldable material are joined together by metal rods which are of weldable material and which pass through the intermediate insulating layer, these rods being fixed to their two ends by welding to the wall of the tubes facing the insulating layer. The rods, which are for example solid rods or sections of tubes, do not pass through either the hollow space of the tube or the outer wall of the tube; in this way, in particular, both the covering profiles masking the visible wall of the metal tubes as the drilling of the tube walls for the crossing of the screws or rivets are eliminated.
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During the manufacture of such a composite profile, the metal profiles are kept at a spacing exceeding the nominal dimension, the metal rods which have a corresponding extra length being introduced, at a certain distance from each other, between the tubes and perpendicular to those these, these metal rods then being fixed at the same time by resistance welding to the internal walls of the two tubes, by means of electrodes affixed to the external walls of the tubes, so that the length of these rods is reduced to the nominal distance .
The metal rods can be put in place by means of the insulating layer designed as a perforated strip with a thickness corresponding to the nominal distance, the holes in this insulating layer receiving the metal rods; or you can use an appropriate tool for this. In the latter case, the introduction of the insulating layer is then advantageously carried out by casting or injecting foam into the intermediate space remaining between the metal tubes.
We will now give, without limiting intention and without excluding any variant, a description of several examples of execution; reference is made to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic side view of a device for the manufacture of a composite profile according to the invention; - Figure 2 is a top view on a larger scale of a tool, in two parts shown in the closed state, for placing the metal rods - - Figure 3 shows in the open state part of the 'tool of Figure 2;
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- Figure 4 is a cross-sectional view of the welding station of the device of Figure 1 - Figure 5 is a cross-sectional view, similar to Figure 4, of a variant of the device;
- Figure 6 is a schematic side view of a second example of a device for the manufacture of the composite profile;
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- Figure 7 is a schematic top view of the device of Figure 6; - Figure 8 is a side view on a larger scale of a detail of Figure 7, showing a bar supply means - Figure 9 is a cross-sectional view on a larger scale of the welding station of the device with part of the supply means of fig. 8 - Figure 10 is a cross-sectional view of the filling station of the device of Figures 6 to 9, for the insertion of the insulating layer.
The device shown in FIG. 1 comprises an inlet roller conveyor 1 and an outlet roller conveyor 2 with a welding station 3 placed between the two. Side guide rollers 4 are assigned to the inlet and outlet roller conveyors 1 and 2. The welding station consists of a fixed lower welding electrode 5a and an upper welding electrode 5b, which can be hydraulically or pneumatically raised and lowered. With this device, the two metal tubes 6, which are advantageously made of steel and which have a rectangular section, are put, with intermediate metal rods 7, advantageously also of steel, using the carrying tool 8, on the input conveyor and driven step by step, through the welding station 3, to the output conveyor 2.
The tool shown in Figures 2 to 4 is in two parts; its two parts 8a, 8b, which mesh with each other, are held together in the closed position (fig.
2) by tightening screws 8c. The metal rods 7 are held in toothed recesses of the tool parts 8a, 8b. These two parts, the thickness of which corresponds at most to the nominal distance between the metal tubes, are held in the correct position, by means of lateral flanges 8d, on the lower metal tube 6. The metal rods 7, which are arranged at regular longitudinal distances and with an alternative lateral offset between them, are longer - by a dimension determined in advance - than the
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nominal distance between the two metal tubes 6.
This extra length of the metal rods 7, the front ends of which are usefully slightly rounded or beveled in a cone, corresponds to the shortening of the rods which occurs during welding. The descent of the movable upper welding electrode 5b results in resistance welding of the rods 7 which are within the field of action of the electrodes 5a, 5b. As the heating of the points of contact of the rods with the metal tubes also extends to the neighboring non-welded rods 7, which are not yet directly between the electrodes, these too are already shortened slightly. This prevents possible bending of the upper metal tube 6, when the upper electrode drops to the nominal distance dimension.
Then the unit composed of the tubes 6 and the tool 8 carrying the rods 7 moves by a step corresponding to each welding length, until all the rods 7 are welded to the two tubes 6.
Then the tool 8 opens and its parts deviate laterally from the assembly constituted by the tubes and the rods.
In the intermediate space remaining between the tubes, the insulating layer is now inserted, for example by introduction of parts of corresponding strips or by casting or injection of foam.
In a variant of this manufacturing process, the insulating layer 18 itself, made of tape, at nominal thickness (FIG. 5) is used as a tool for introducing the metal rods 7. It is provided with suitable holes, into which the metal rods with the desired extra length are inserted to slide with tightness. The advance and the step-by-step welding of the metal rods 7 with the tubes 6 are then carried out as described above. The subsequent recoil of the tool is eliminated, so that the finished composite profile leaves the output conveyor 2.
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The device shown in Figures 6 to 10 corresponds, with the following differences, to that of Figure 1, the same elements being designated by the same references. The tool for introducing the metal rods 7 is composed here of two transport chains 28, provided with coaches and moving step by step. These chains will be described in detail later. To allow the introduction of the rods 7 having an extra length, the upper metal tube 6 must, in the zone of the rod guide, remain lifted at the necessary distance from the lower metal tube arriving, on the input conveyor 1, at the welding station 3. This is obtained using a stirrup 10 comprising a pressing roller 10a and driving from below the upper metal tube 6 ..
The articulation axes 29a of the two lateral transport chains 28 cooperate, at the points of return, with drive pinions 30 having peripheral notches 30a and they move between these pinions in longitudinal slides 31. On each link 29b is fixed a clamping jaw 32a of a driving clamp, the second movable jaw 32b of which is an arm of a double lever 32 which is pivotally mounted with a limited amplitude on the link 29b, around a transverse axis 33.
The noses of the two clamping jaws 32a, 32b are notched along the cross-sectional profile of the metal rods 7. The bent inner arm of the double lever 32 is provided with a cleat 34, which is applied against a slide 36 by a spring 35 leaning on the link 29b. In the zone between the drive pinions 30, this slide 36 extends parallel to the route of the metal tubes 6 passing between the two chains, that is to say on the side directed towards this route, at a lateral distance from the intended laying line of the metal rods 7 such that the notches of the clamping jaws of the drive clamps 32a, 32b of this inner chain strand are on this line and are closed.
On the other hand, at the reference points of the transport chains 28, the slide
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36 a, as regards the circular track of the links 29b returned by the control gears 30 and therefore the pivot axes 33 of the double levers 32, a line such that the drive clamps open, in the area of the gears control 30 placed on the side of the outlet, under the action of the spring 35 and close in the area of the control gables 30 placed on the side of the entry, while they remain open on the side opposite the route tubes.
When this device operates step by step, rods "7 are driven by means not shown to the open drive clamps opposite the route a.
By adequate movement of the chains 28, the clamps close at the point of return which is on the side of the entry; they then drive the rods 7 in two rows offset relative to each other, between the lower metal tube and the upper tube 6 held at a sufficient distance by the stirrup 10, at the same time as the two tubes advance d '' a corresponding step towards and / or in the welding station. Following welding, both the tubes 6 and the chains 28 advance one step, so that the next group of rods to be welded is located in the area of the welding station.
As indicated, the drive clamps open just before the anterior chain deflection point in the direction of travel a, so that the clamps can subsequently be detached without hindrance from the welded rods 7 on the tubes 6 and leave the rectilinear displacement path thereof.
The assembly thus created from the two tubes 6 fixed together by rods 7 is then clamped, as can be seen in FIG. 10, by means of clamping stirrups 37, in a support 38 sealed at the bottom. The intermediate space between the tubes 6 is then filled with an insulating material 39 which can be poured, the rods 7 being completely embedded; after the insulation material has hardened, the composite profile is ready for further processing.
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It goes without saying that the number, arrangement, shape and dimensions of the connecting rods, which are advantageously made of good weldable steel, can be freely chosen according to the requirements. Thus, instead of the drawn round rods 7, it is possible to choose, as connecting rods, rods which have other profiles or corresponding pieces of tube. The same applies to the choice of the insulating material to be used. For example, asbestos-based products, cement bonded particle board, plasterboard or plaster mortar have been found to be suitable. However, the insulating layer can also be formed by a flame retardant mass with intumescence.
In each case, the manufacturing process described leads to a composite profile, the tubes of which do not have any kind of through holes and the hollow spaces of which do not pass through any part of the connecting rods; profiles intended to cover the parts of through rods or through holes through the walls are not necessary; similarly the process can be automated in a simple manner.