Brevet FR2229883A1 — publié le 19741213

La présente invention concerne un procédé pour la mise en place d'organes d'ancrage dans lesquels la charge qui se produit, lorsqu'elle dépasse la tension initiale, créée lors du montage, d'une vis faisant partie de l'organe d'ancrage, provoque une augmentation de l'expansion d'une douille, procédé dans lequel, après forage d'un trou, un corps d'expansion conique, convergeant dans le sens opposé au sens de pénétration de l'organe d'ancrage est, avec une tige de fixation associée et la douille précitée, montée sans serrage sur ladite tige, introduit dans le trou, apres quoi la douille est enfoncée et élargie. L'invention concerne aussi un organe d'ancrage auto-foreur pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît déjà des procédés pour la mise en place d'organes d'ancrage qui consistent à forer un trou, à placer ensuite dans ce trou un corps d'expansion tronconique dont la grande base prend appui contre le fond du trou, puis à enfiler sur ce corps d'expansion une douille qui, dans la zone par laquelle elle coopère avec ce dernier, s'élargit et s'accroche ainsi à la paroi du trou. Une tige de fixation peut être montée sur la douille ou sur le corps d'expansion, tige à laquelle est accroché ou relié de toute autre façon l'objet à fixer au mur ou toute autre paroi. Ce type d'ancrage présente éventuellement certains problèmes, car la paroi dans laquelle est foré le trou risque d'être détériorée par l'expansion de la douille ou d'opposer à l'enfoncement de celle-ci une trop forte résistance. En particulier lorsque l'expansion est très forte et a été accompagnée d'un certain effet d'éclatement de la partie intéressée de la paroi, le scellement ainsi réalisé ne présente plus la résistance à l'arrachement désirée. Ceci se produit aussi et surtout lorsque la charge produite aboutit à l'effet recherché d'une augmentation de l'expansion. Dans ce cas, si les forces de pression exercées sur la zone qui entoure le trou sont déjà importantes, une telle augmentation de l'expansion peut provoquer la formation de fissures indésirables dans la zone du trou. lies forces exercées lors de l'expansion de la douille contre la paroi du trou ne peuvent naturellement être diminuées qu'en diminuant l'expansion. Ceci n'a pour effet que de diminuer la résistance à la charge de l'organe d'ancrage sans exclure le risque de formation de fissures, en particulier lorsque la charge qui se produit provoque une augmentation de l'expansion de la douille. l'invention a donc pour objet de fournir un procédé du type précité, dans lequel il est possible, en enfonçant la douille, d'obtenir une expansion suffisante de celle-ci tout en éliminant autant que possible les forces qui s'exercent sur la paroi du trou et tendent à le faire éclater. Â cet effet, dans le procédé selon l'invention, le trou est élargi par enlèvement de matière dans la zone d'expansion de la douille par un mouvement de rotation de celle-ci lors de son enfoncement et de son glissement sur le corps d'expansion et cet élargissement correspond à peu près à l'expansion de la douille. En accompagnant l'enfoncement de la douille d'un mouvement de rotation, il se produit sur la paroi du trou un effet de raclage et d'abrasion qui élargit ce dernier par enlèvement de matière. De ce fait, la douille qui s'élargit progressivement se fait pratiquement elle-même sa place dans la zone d'expansion. lies forces de pression qui s' exercent contre la paroi du trou sont considérablement inférieures à ce qu'elles sont lorsque la partie expansible de la douille doit faire sa place uniquement par déplacement latéral de matière. La poussière de forage peut avantageusement pénétrer dans des entailles pratiquées sur la face externe de la partie expansible, par exemple des fentes ou rainures destinées à favoriser l'expansion, et contribuer ainsi au coincement de la douille élargie dans le trou. I1- peut être avantageux de forer un avant-trou à peu près cylindrique à l'aide de la douille autoforeuse qui est un élément constitutif de I'organe-d'ancrage. On peut ainsi utiliser pour la mise en oeuvre du procédé selon-l'invention un organe d'ancrage autoforeur décrit plus loin, qui fait également partie de l'invention et permettra de forer l'avant-trou. l'invention a donc aussi pour objet de réaliser un organe d'ancrage autoforeur pour la mise en oeuvre du procédé. On connaît déjà des organes de ce type qui comportent une douille ou cheville creuse autoforeuse, dont l'extrémité avant dans le sens d'enfichage est expansible, une tige de fixation enfoncée dans la douille en position de travail et un corps d'expansion tronconique, dont la grande base prend appui contre le fond du trou pendant que la douille pénètre dans celui-ci et qui, convergeant dans le sens inverse de celui de la pénétration de la douille, provoque l'élargissement de celle-ci, une zone de liaison adaptée à la zone d'attaque de ltoutil de scellement étant prévue à l'extrémité de la douille opposée à celle conformée en outil de forage.Comme outil de scellement, on peut remplacer les outils qui travaillent uniquement par percussion par un outil rotopercuteur, par exemple, un marteau perforateur. L'organe d'ancrage autoforeur selon l'invention est caractérisé en ce que le corps d'expansion et la tige de fixation ne font, de façon connue, qu'une seule pièce, en ce que la tige de fixation, à son extrémité intérieure, tournée vers le fond du trou, est, en avant du corps d'expansion, dans le sens de coulissement de la douille, conformée en élément de guidage sensiblement cylindrique pour la douille enfilée sur la tige, élément raccordé sans ressaut au corps d'expansion tronconique dont l'angle de pente est compris entre 30 et 50 environ, en ce qu'au moins l'extrémité intérieure de la douille est à peu près cylindrique à l'état non élargi et est adaptée au diamètre extérieur de la partie de guidage de la tige de fixation, en ce que pour faciliter l'élargissement de l'extrémité intérieure de la douille, il est prévu dans cette zone des points de moindre résistance constitués par des fentes, rainures et autres évidements similaires, et en cequ'une couronne de forage connue en soi, de préférence trempée, est formée sur la face en bout de l'extrémité intérieure de la douille. I1 peut être avantageux que la partie de la douille qui fait suite à la zone de coupe de la couronne de forage soit non trempée et élastiquement flexible, pour s'élargir plus facilement. Avec un organe d'ancrage autoforeur de ce type, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est fort simple. lies évidements de la zone d'expansion de la douille offrent assez de place pour la poussière détachée de la paroi de l'avant-trou par la rotation et la pénétration de la douille lors de sa mise en place dans la paroi. L'angle de pente de 30 à 50 environ permet à la douille de tourner en s'enfonçant dans l'avant-trou et la valeur de cet angle est choisie de façon que l'élargissement progressif de l'extrémité intérieure de la douille pendant la pénétration de celle-ci ne l'empêche pas de tourner et de détacher par abrasion de la paroi du trou la quantité de matière suffisante pour faire sa place, ce qui ne pourrait se produire si l'expansion de la douille était trop forte et trop brusque. I1 est avantageux aussi que la transition entre la tige de fixation et le corps d'expansion se fasse sans ressaut, la matière étant alors détachée très progressivement de la paroi du trou. Cette progressivité est encore favorisée par le fait que la tige de fixation est, à son extrémité tournée vers le fond du trou, conformée en élément de guidage cylindrique pour la douille enfilée sur la tige. On connais déjà une tige de fixation munie d'un filetage qui s'étend jusqu'au commencement du corps d'expansion. Le dernier ou 1' avant-dernier filet peut former à l'endroit de la transition un obstacle qui peut être gênant, par exemple lorsque l'enfoncement de la douille n'est pastDut-a- fait axial. I1 est avantageux qu' au moins la zonede la douille tournée vers le fond du trou coulisse sur la partie de guidage de la tige de fixation avec un ajustement glissant sans serrage. Cet ajustement permet à la douille de ne pas être freinée dans sa pénétration dans le trou tout en étant suffisamment guidée pendant son mouvement. Pour améliorer l'élargissement du trou par la douille dans sa zone d'expansion, il peut être avantageux qu'elle présente sur sa face externe, au moins dans ladite zone, des sillons circulai reset/ou hélicofidaux. Ces sillons peuvent loger une quantité supplémentaire de poussière de forage lors de l'élargissement du trou dans la zone d'expansion. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de l'ogane d'ancrage Figure 1 est une vue de côté d'une douille autoforeuse de l'organe d'ancrage selon l'invention, après forage de l'avanttrou; Figure 2 est une vue de côté d'une tige de fixation prolongée par le corps d'expansion tronconique dont la grande base est appuyée contre le fond de l'avant-trou, et de la douille enfilée à l'autre extrémité de la tige; Figure 3 est une vue de côté montrant la pénétration de la douille, son expansion et l'élargissement de l'avant-trou; Figure 4 est une vue en coupe axiale d'une variante de réalisation de la douille. L'organe d'ancrage autoforeur désigné à la figure 2 par la référence générale 1 comporte une douille autoforeuse 3, dont l'extrémité avant dans le sens d'enfichage est expansible et sera appelée ci-après zone d'expansion 2, une tige de fixation 4, enfoncée dans la douille en position de travail, et un corps d'expansion tronconique 2, dont la grande base 6 prend appui contre le fond 8 du trou 2 pendant la pénétration de la douille dans ce dernier. La partie conique du corps 5 converge dans la direction opposée au sens de pénétration de la douille et elle provoque l'élargissement de cette dernière lorsqu'elle s'enfonce dans le trou.L'extrémité de la douille opposée à la zone d'expansion 2 présente, dans la forme d'exécution représentée, un cône femelle 9 pour la prise d'un outil de scellement 10, dont seul l'avant est représenté aux figures 1 et 3. On peut voir à la figure 2 que le corps d'expansion 5 et la tige de fixation 4 ne forment qu'une seule pièce. La tige 4 présente à son extrémité intérieure, c'est-à-dire celle tournée vers le fond 8 du trou, une partie de guidage 4a, sensiblement cylindrique, sur laquelle peut glisser la douille 2. La transition entre cette partie 4a et le corps d'expansion 5 ne présente aucun ressaut ou autre saillie. L'angle de pente du cône du corps d'expansion 5 est d'environ 5 . Il peut toutefois être un peu inférieur ou un peu supérieur. Avant son expansion, l'extrémité 2 de la douille 3 est à peu près cylindrique et son diamètre intérieur est adapté au diamètre extérieur de la partie de guidage 4a de la tige de fixation 4. Pour faciliter l'expansion de la zone 2, il est prévu sur celle-ci des zones de moindre résistance, par exemple quatre fentes, rainures ou autres évidements 11.La face en bout de l'extrémité intérieure 2 de la douille est conformée en couronne de forage 12, de préférence trempée, dont les dents coupantes 2 sont visibles aux figures 1 et 3. 1a zone de coupe de cette couronne de forage 12 est suivie, vers l'extérieur, par une zone non trempée, ou n'ayant subi qu'une trempe superficielle, élastiquement flexible, et qui, comme le montre la figure 3, est en outre expansible, son expansibilité étant favorisee par sa flexibilité. On peut voir que les zones de moindre résistance sont constituées par des rainures Il dont le fond 11a se déchire au moment de l'expansion. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 2et 3, le corps d'expansion 5 présente sur sa face en bout 6 qui prend appui contre le fond 8 du trou une collerette 14, ou autre saillie annulaire similaire, qui, dans la forme d'exécution représentée, est chanfreinée vers la face en bout 6. Cette collerette 14 sert de butée pour la douille lors de sa pénétration, butée qui, en raison de la présence du chanfrein 15, peut être dépassée lorsque la force qui produit le mouvement relatif entre la douille 3 et la tige de fixation 4 est suffisante et provoque une expansion supplémentaire désirable de la zone 2 de la douille et contribue à augmenter la résistance à l'arrachement de cette dernière. Pour améliorer encore la précision de la réalisation d'un scellement avec l'organe d'ancrage qui vient d'être décrit, celui-ci présente une autre caractéristique avantageuse, qui consiste en ce que la distance entre la face en bout 6 du corps d'expansion 5 ou sa collerette-butée 14 et un repère 16 prévu sur la tige de fixation est égale à la profondeur du trou 2 dans lequel doit être logée la douille, afin que ce repère 16 soit visible sur le bord 2g du trou lorsque la tige de fixation 4 occupe la position désirée relativement à la douille 3. Ceci présente l'avantage de pouvoir contrôler l'expansion désirée de la douille.Lorsque ce repère 16 est visible et se trouve exactement dans le plan de la face extérieure du mur, la douille S étant enfoncée suffisamment dans le trou, on est assuré que le corps d'expansion a pénétré suffisamment dans la douille pour provoquer le degré d'expansion désiré de cette dernière et assurer un scellement solide de l'organe d'ancrage. Dan-s la forme d'exécution décrite ici, le repère 16 est constitué par le commencement du filetage 17 de la tige de fixation 4,aonsidéré en s'éloignant du fond du trou, ou par la gorge qui précède la première spire. Ce repère 16 a donc une double fonction : d'une part, il sert de moyen de contrôle, comme cela a déjà été décrit et, d'autre part, il sert de transition entre le filetage 2 de la tige de fixation et la partie de guidage 4a, dont la face cylindrique est lisse. '(a tige de fixation présente, au moins en partie, en particulier dans la zone du corps d'expansion et de la partie de guidage 4a, une surface lisse et de préférence dure, qui peut être avantageusement revêtue d'une couche mince de chrome, de nickel, ou autre métal dur similaire.Ceci facilite le glissement de la douille 2 sur le corps d'expansion ; et exclut notamment ltenfoncement des dents coupantes 13 dans la face conique du corps d'expansion 5. Cette pénétration des dents est en outre plus sûrement évitée par la combinaison d'un mouvement axial et d'un mouvement de rotation lorsqu'on enfile la douille sur le corps d'expansion Au moins l'extrémité intérieure 2 de la douille 3 coulisse sur la partie de guidage 4a de la tige de fixation 4 avec un ajustement glissant non serré.Ceci facilite la transition entre la période de coulissement sur la partie cylindrique de la tige et celle d'élargissement de la douille par glissement sur le corps d'expansion et élimine en outre tout obstacle au coulissement qui précède l'élargissement. Malgré cela, la douille est guidée correctement dans le sens axial. Dans la forme d'exécution représentée, la douille 3 présente sur sa face externe, au moins dans la zone d'expansion 2, des cannelures 18 qui, lors de la mise en place (décrite plus loin) de cet organe d'ancrage, peuvent loger le cas échéant la poussière de forage produite et augmentent en outre la résistance de l'organe à l'arrachement. L'organe d'ancrage 1 qui vient d'être décrit peut avantageusement être mis en place en procédant de la manière suivante: Dans un avant-trou 2, on place tout d'abord le corps d'expansion 5 avec la tige de fixation 4, puis on enfile sur la tige la douille 2. Le trou 2 est ensuite élargi par la rotation de la douille autoforeuse 3, qui enlève de la matière par abrasion sur la paroi du trou lorsqu'elle est élargie par le corps d'expansion et donne à la partie du trou correspondant à sa zone d'expansion 2 un diamètre correspondantà gon expansion.Cet enlèvement de matière s'effectue par l'action des bords vifs des cannelures '11 et surtout des dents de forage 13 déplacées de plus en plus vers l'extérieur au fur et à mesure que la douille s'enfonce sur le corps d'expansion, de sorte que la pénétration de la douille a pour effet de chambrer simultanément la paroi du trou dans la zone du fond 8. On peut améliorer encore cet effet de chambrage en conformant les dents de forage 13 de façon que leurs faces extérieures 13a, à l'état non élargi de la douille, s'écartent progressivement vers l'extérieur de la face cylindrique externe de celle-ci en direction de l'arête coupante des dents, en formant avec les génératrices un angleo( compris entre 30 et 7 , par exemple égal à 5 , de sorte que l'ensemble de la couronne de forage présente un profil tronconique dont la grande base est tournée vers le fond du trou et dont la petite base est suivie du reste de la douille (fig. 4).Cette couronne de forage tronconique présente aussi lors du forage de llavant-trou cylindrique l'avantage d'une moins grande résistance au glissement, car le corps de la douille ayant un diamètre inférieur, il peut tourner facilement. On évite ainsi de façon avantageuse, au moins une partie des forces de pression qui s'exercent inévitablement sur la paroi du trou lorsque la pénétration de la douille qui s'élargit progressivement résulte uniquement d'un mouvement axial. La poussière de forage qui se forme peut venir se loger dans les fentes ou rainures 11 élargies par l'expansion de la douille et, le cas échéant, dans les cannelures 18-de la face externe de la zone d'expansion.Il y a aussi entre les dents JI une place suffisante pour cette poussière de forage qui produit un certain effet de coincement et empêche que la chambre formée dans le trou reçoive l'extrémité avant de la douille avec un ajustement trop lâche. Comme le montre la figure 1, 1' avant-trou cylindrique peut être foré à l'aide de la douille autoforeuse 2 qui fait partie de 1' organe d'ancrage 1. On est ainsi assuré que le trou ainsi obtenu, au moins dans la zone de son bord 2, entoure étroitement la douille. En outre, on fait ainsi l'économie d'un outil de forage supplémentaire. L'organe d'ancrage et le dispositif selon l'invention, pris conjointement, permettent d'effectuer un scellement dans lequel la zone d'expansion de la douille creuse elle-même son logement pendant sa pénétration dans le trou, sans exercer des forces de pression considérables sur la paroi de celui-ci. il en résulte une diminution très nette du risque de fissuration dans la zone du trouet une augmentation de la résistance à 1'arrachement de l'organe d'ancrage lorsqu'il est en place. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécution qui viennent d'être décrites àtitre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDIChUIOlS5S l.- Procédé pour le scellement d'organes d'ancrage dans lesquels la charge qui se produit, lorsqu'elle dopasse la tension initiale, créée lors du montage, d'une vis faisant partie de l'organe d'ancrage, provoque une augmentation de l'expansion d'une douille, dans lequel, après forage d'un trou,un corps d'expansion conique, convergeant dans le sens opposé au sens de pénétration de l'organe d'ancrage est, avec une tige de fixation associée et la douille précitée, montée sans serrage sur ladite tige, introduit dans le trou, agrès quoi la douille est enfoncée et s'élargit, caractérisé en ce que le trou est élargi par enlèvement de matière dans la zone d'expansion de la douille par un mouvement de rotation de celle-ci lors de sa pénétration dans le trou et de son glissement sur le corps d'expansion, et en ce que cet élargissement du trou correspond à peu près à l'expansion de la douille. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fore tout d'abord un avant-trou à peu près cylindrique au moyen de la douille autoforeuse qui est un élément constitutif de l'organe d'ancrage. 3.- Organe d'ancrage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant une douille autoforeuse, dont l'extrémité avant dans le sens d'enfichage est expansible, une tige de fixation enfoncée dans la douille en position de travail et un corps d'expansion tronconique,dont la grande base prend appui contre le fond du trou pendant que la douille pénètre dans celui-ci et qui, convergeant dans le sens inverse de celui de la pénétration de la douille, provoque l'élargissement de celle-ci, une zone de liaison adaptée à la zone d'attaque de l'outil de scellement étant prévue à l'extré- mité de la douille opposée à celle conformée en outil de forage, caractérisé en ce que le corps d'expansion et la tige de fixation ne font, de façon connue, qu'une seule pièce, en ce que la tige de fixation, à son extrémité intérieure, tournée vers le fond du trou, est, en avant du corps d'expansion, dans le sens de coulissement de la doilla, conformée en élément de guidage sensiblement cylindrique pour la douille enfilée sur la tige, cément raccordé sans ressaut au corps d'expansion conique dont l'angle de pente est compris entre 30 et 50 environ, en ce qu'au moins l'extrémité intérieure de la douille est-à peu près cylin drique à l'état non élargi et est adaptée au diamètre extérieur de la partie de guidage de la tige de fixation, en ce que pour faciliter l'élargissement de l'extrémité intérieure de la douille, il est prévu dans cette zone des endroits de moindre résistance constitués par des fentes, rainures et autres évidements similaires, et en ce qu'une couronne de forage connue en soi, de préférence trempée, est formée sur la face en bout de l'extrémité intérieure de la douille. 4.- Organe d'ancrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de la douille qui fait suite à la zone de coupe de la couronne de forage n'est pas trempée, ou n'a subi qu'une trempe superficielle, et est élastiquement flexible. 5.- Organe d'ancrage selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le corps d'expansion présente,autour de sa face en bout prenant appui contre le fond du trou,une collerette formant butée, saillant radialement vers l'extérieur, chanfreinée en direction de la face en bout. 6.- Organe d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la distance entre la face en bout du corps d'expansion qui est appuyée contre le fond du trou,ou éventuellement la collerette, et un repère marqué sur la tige de fixation est égale à la profondeur du trou prévu pour loger la douille, de façon que le repère soit visible ou mesurable sur le bord du trou lorsque la tige de fixation occupe la position désirée relativement à la douille 7.- Organe d'ancrage selon la revendication 6,caractérisé en ce que le repère est constitué par le commencement d'un filetage de la tige de fixation considérée dans le sens de son introduction dans le trou, ou par une gorge formée avant la première spire de ce filetage. 8.- Organe d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la tige de fixation présente,au moins en partie, en particulier dans la zone du corps d'expansion, une surface lisse et dure,revêtue de préférence d'une couche dure et mince de chrome, de nickel ou autre métal protecteur similaire. 9.- Organe d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'extrémité intérieure de la douille coulisse sur la partie conformée en élément de guidage cylindrique avec un ajustement glissant non serré. dO.- Organe d'ancrage selon l'une quelconque des revendicaions 3 à 9, caractérisé en ce que la douille présente sur sa face externe, au moins dans la zone d'expansion, au moins une cannelure circulaire ou hélicoïdale, ou au moins une de chaque. ".- Organe d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la face extérieure des dents de la couronne de forage, lorsque la douille est à l'état non élargi, saillent progressivement vers l'extérieur de la face cylindrique externe de la douille, en divergeant en direction de leur pointe et en formant avec la génératrice correspondante de ladite face cylindrique un angle compris entre 30 et 70, de préférence égal à 5 .