Brevet FR2407382A1 — publié le 19790525

La présente invention concerne les dispositifs de serrage par vissage jusqu'à une valeur de serrage prédéterminée, sans possibilité de la dépasser pour un ré- glage donne. Il arrive fréquemment que certains serrages par vis exigent d'être effectués à valeur constante. Pour y parvenir avec précision, il faut utiliser une clé dynamométrique qu'il convient d'étalonner régulièrement. Ce procédez de serrage est très largement répandu chez les constructeurs. Par contre, nombreux sont les utilisateurs qui, à défauf de clé dynamométri- que estiment le serrage à l'effort musculaire déployé sur une poignée ou une clB courante de serrage. II n'est plus question alors de précision et l'estimation peut etre néfaste pour les organes, voire dangereuse pour les personnes, lorsqu'il faut procéder à de nombreux serrages après démontages répétés. Le dispositif suivant l'invention dispense l'usager de l'utilisation d'une clé dynamométrique, le prémunit contre les accidents consécutifs à une mauvaise estimation de l'effort de serrage, le garantit par la constance du serrage recommandé et protège contre toutes détériorations, les organes subissant les effets du serrage. Dans toutes les applications de la présente invention, l'écrasement d'un joint illustre d'une façon exemplaire, l'obligation d'effectuer un serrage limité, uniforme s'il y en a plus d'un, et bien freiné pour obtenir une parfaite étanchéité, éviter la détérioration prématurée du joint et ne pas dépasser l'effort de traction admissible sur la vis, afin de ne pas atteindre ni sa limite d'élasticité, encore moins sa limite de rupture, ni la pression superficielle admissible entre filets pour ne pas foirer le filetage, c'est-à-dire user les filets de la vis ou de la pièce réceptrice jusqu'à ne plus prendre. Le dispositif de serrage, objet de la présente invention est caractérisé par le fait que l'organe de commande tournant, vis ou écrou, comporte sur deux diamètres des filetages de pas différents convenablement orientés. Le filetage du petit diamètre est destiné à réaliser un vissage classique de serrage alors que le filetage à pas plus rapide du grand diamètre est destiné à provoquer par vissage dans une pièce d'appui, la translation de ladite pièce d'appui, immobilisée en rotation par un guidage approprié, qui viendra comprimer un ensemble élastique de serrage additionnel dès que le vissage classique de serrage aura produit un écrasement prédéterminé du joint. L'ensemble élastique de serrage additionnel est logé dans un contenant fixe qui maintient une bague crantée de guidage de la pièce d'appui. Compte tenu d'un préréglage de positionnement de la pièce d'appui par rapport à l'organe de commande tournant, vis ou écrou, d'une part, à l'ensemble élastique de serrage additionnel et à la butée destinée à stopper la compression dudit ensemble élastique d'autre part, cet ensemble élastique ajoute progressivement sa force additionnelle de serrage connue à la force de serrage classique non mesurable sans clé dynamométrique d'où il résulte que la précision de serrage total augmente lorsque le rapport force additionnelle de serrage sur force de serrage classique croit. La fidélité du serrage pour un réglage donné est alors assurée et la pièce d'appui se comporte comme un contre écrou de sécurité par la réaction de l'ensemble élastique. Selon une réalisation de l'invention, l'ensemble élastique de serrage additionnel est un anneau en matière plastique en caoutchouc par exemple. Selon une autre réalisation de l'invention, l'ensemble élastique est un volume clos de gaz compressible. Selon une troisième réalisation de l'invention, l'ensemble élastique est constitué d'un ou plusieurs ressorts de compression ou d'un empilage de rondelles ressorts tronconiques dites aussi rondelles ''Befleville". L'invention sera bien comprise à la lecture des descriptions qui vont suivre, faites en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une coupe axiale avec élévation partielle d'un mode de réalisa tion du dispositif conforme à la présente invention, appliquée à la fermeture du couvercle d'un autocuiseur. - La figure 2 est une coupe par AA de la figure 1. - La figure 3 est une coupe analogue à la figure 1 d'une variante appliquée au serrage d'un joint interposé entre deux pieces conjuguées. par - La figure 4 est une coupe de la figure 3. A la figure 1, la référence 1 désigne le couvercle qui doit écraser par serrage le joint 2 engagé dans une rainure 3 de la bride 4 du récipient 5. Sur le couvercle 1, est fixé par vissage en 6,un axe central 7, dont le prolongement 8 de moindre section porte un filetage à gauche 9 pour permettre une rotation naturelle et coutumière à droite de la poignée 10 lors du serrage. L'axe central 7 maintient également le contenant 1 1 positionné par le pion épaulé 12. Deux pattes 13 diamétralement opposées, solidaires du récipient 5, supportent par réaction l'étrier 14 retenu en rotation libre entre la poignée 10 et l'écrou de traction 15 qui lui est assujetti par la vis 16. L'écrou de traction 15, qui est l'organe de commande tournant, porte sur son diamètre extérieur un filetage mdle 1 7, également à gauche, plus rapide que le filetage 9, sur lequel vient se visser la pièce d'appui 18 qui présente un filetage femelle 19 conjugué du filetage 17 et dont la périphérie est rainée longitudinalement de crans de guidage; 20 qui s'adaptent exactement, comme le montre la figure 2, à des crans homologues 21 façonnés dans la bague 22. La bague 22 est retenue par le jonc 23 maintenu dans la gorge 24 et par introduction du pion épaulé 25 dans la rainure 26 après avoir placé dans le contenant 11, les rondelles ressorts 27 arrêtées par l'anneau d'arrêt 28. Le contenant 1 1 est alors bloqué par l'axe central 7 pourvu à cet effet à l'extrémité du prolongement 8 d'une fente tournevis 29 après réglage de positionnement relatif de la pièce d'appui 18 par rapport à l'écrou de traction 15, à la rondelle ressort supérieure 27 et à la face supérieure 30 de la rondelle d'ajustement 31 posée sur la butée formée par l'épaulement constitué par les diamètres respectifs de l'axe central 7 et son prolongement 8. En tournant à droite la poignée 10 pour obtenir le serrage, le bout 32 de l'écrou de traction 15 s'éloigne de la face 33 de la pièce d'appui 18, la face externe 34 et le bout inférieur 35 de la dite pièce d'appui se rapprochent respeo tivement de la face supérieure 30 de la rondelle 31 et de la rondelle ressort supérieure 27. Le serrage est assuré à sa valeur lorsque la face 34 arrive au contact de la face 30 après avoir applati d'une certaine quantité l'empilage des rondelles ressorts 27. Cette valeur est prédéterminée et le bloquage de la face 34 contre la face 30 interdit qu'elle puisse être dépassée. A l'inverse, en tournant à gauche pour désserer, le bout 32 se rapproche de la face 33, le bout 35 perd, après décompression des rondelles ressorts, le contact avec la rondelle ressort supérieure 27, la face 34 s'éloigne de la face 30 et en fin de course, la face 33 arrive au contact du bout 32. Le système est alors désséré sans désolidérisation d'aucune des pièces constitutives du dispositif de serrage contrôlé. Pour régler le positionnement relatif de la pièce d'appui 18, il faut dévisser l'axe central 7 par la fente tournevis 29 et pour ajuster soit par remplacement de la rondelle d'ajustement 30, soit par un autre empilage de rondelles ressorts 27, il faut procéder au retrait par destruction du jonc 23 puis de la bague 22. A la figure 3 qui décrit une variante de la figure 1, le repère 41 désigne la plaque qui doit écraser sous l'action de vissage de la vis 42 dans le trou fileté 43 de la bride 44, le joint 45. La vis de serrage 42, qui est ltorgane de commande tournant, porte sur un diamètre et une longueur appropriée sous tête, un filetage male à gauche 46 sur lequel vient se visser la pièce d'appui 47 qui présente un filetage femelle 48 conjugué du filetage 46 et, sur un prolongement de moindre section 49 de longueur appropriée, un filetage à droite 50 qui vient se visser dans écrou 51 et dans le trou fileté 43. La douille 52 sertie en 53 dans l'entretoise creuse de centrage et de butée 54, après y avoir placé au fond un nombre déterminé de rondelles ressorts 55 suivies de l'écrou hexagonal 51 qui s'adapte à l'empreinte hexagonale conjuguée 56 façon née dans la cavité de l'entretoise 54 comme le montre la figure 4 passe au travers du contenant 57 et de la plaque 41 par le trou 58 lamé en 59, pour contenir l'é- crou de fixation 60 du dispositif de serrage contrôlé après réglage de positionnement relatif de la pièce d'appui 47 par rapport à la vis 42, à la rondelle d'ajustement 61 et à la rondelle ressort supérieure 62. La vis 42 et l'écrou 51 complété du trou fileté 43 ont respectivement mais inversement les mêmes fonctions que l'écrou de traction 18 et l'axe central 7 de la figure 1. En position dévissée, la vis 42, qui n'est plus en prise avec le trou fileté 43, ne peut se dégager, ni de la pièce d'appui 47 dont la translation améne ladite pièce d'appui au contact, en position extrême, de la têtue de vis 63, sans dégagement possible de la bague crantée de guidage 64, ni de l'écrou 51 dont le déplacement est au plus égal à l'applatissement total de l'empilage des rondelles ressorts 55. La vis 42 est dès lors imperdable. En vissant le prolongement 49 dans le trou fileté 43, la pièce d'appui 47 serapproche de la rondelle d'ajustement 61 et de la rondelle ressort supérieure 62. L'écrou 51 garde le contact avec la face supérieure 65 de la douille 52 jusqu'à ce que l'épaulement constitué par les deux diamètres portant les filetages 46 et 50, en arrivant au contact de la face 66 de l'entretoise 54, commence à écraser le joint 45. L'écrasement progressif du joint est alors compensé par la compression des rondelles ressorts 55 entre l'écrou 51, qui conserve alors la distance atteinte le séparant de la bride 44 en quittant le contact d'avec la face 65, et le fond 67 de l'entretoise 54, Comme dans le cas de la figure 1, pour régler le positionnement relatif de la pièce d'appui 47, il faut désolidariser le dispositif de serrage controll de la plaque 41 en dévissant l'écrou de fixation 60 et pour ajuster soit par remplacement de la rondelle d'ajustement 61 soit par un autre empilage de rondelles ressorts 62, il faut procéder au retrait par destruction du jonc 68 puis de la bague 64. Le dispositif de serrage contrôlé, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas ob il importe de procéder à de nombreux remontages ou fermetures à valeur constante de serrage sans faire appel à un outillage spécialisé tel que clé dynamométrique. On rencontre plus particulièrement cette obligation dans le serrage des joints de moteurs, d'autoclaves ou enceintes analogues, de brides et d'obturateurs. Cette liste n'est nullement limitative, le nombre des applications étant particu lièrement.élevé dans toutes les industries utilisant des fluides liquides ou gazeux. Revendications 1. Dispositif de limitation de la force de serrage d'une pièce filetée sur un élément fileté conjugué, caractérisé en ce que, outre un filetage destiné à réaliser de façon classique,un serrage par vissage sur l'élément fileté conjugué, la pièce porte un filetage concentrique au premier et de pas plus rapide, coopérant avec une- pièce d'appui filetée de façon correspondante, maintenue immobilisée en rotation dans un contenant ouvert en direction du moyen de manoeuvre et dont le fond constitue l'élément de portée pour l'action de serrage, la pièce d'appui comportant d'une part une surface de portée coopérant avec un moyen annulaire, logé entre cette dernière et le fond du contenant et d'autre part une surface de butée également logée dans le contenant concentriquement au moyen élastiquement compressible et aménagée de manière à arrêter la translation de la pièce d'appui par rapport au contenant pour un degré de compression prédéterminé du moyen élastiquement compressible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le fond du contenant porte sur sa face externe un moyen d'immobilisation en rotation relative par rapport à la pièce supportant la réaction de serrage, coopérant avec un moyen conjugué porté par cette dernière. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'immobilisation en rotation relative de la pièce d'appui par rapport au contenant est constitué par une bague démontable, immobilisée dans le contenant, au voisinage de son bord d'ouverture et portant des crans coopérant avec des crans homologues répartis longitudinalement sur la périphérie de la pièce d'appui. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que la pièce de butée porte un anneau aménagé de manière à maintenir le moyen annulaire élastiquement compressible au voisinage du fond du contenant en l'absence d'une pression exercée sur lui par la surface de la portée de la pièce d'appui. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, plus particu lièrement destiné à travailler à l'extension entre deux éléments tels que le couvercle et l'étrier d'un autocuiseur, caractérisé en ce que la pièce filetée comporte d'une part un trou fileté axé tandis que l'élément fileté conjugué fait parti d'un axe central traversant le fond du contenant audelà duquel il est vissé dans le couvercle et au-dessus duquel il présente un tronçon de forte section constituant la pièce de butée suivi dudit élément fileté de moindre section et d'autre part un filetage male extérieur conjugué du filetage femelle de la pièce d'appui tandis qu'un épaulement de ladite pièce filetée vient en portée contre l'étrier en vue de réaliser le serrage par extension entre ce dernier et le couvercle. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, plus particulièrement destiné à travailler à la compression d'un joint entre deux éléments tels que bride et plaque de fermeture, caractérisé en ce que la pièce filetée comporte d'une part, à son extrémité inférieure un filetage sur un tronçon de moindre section traversant la pièce de butée, le fond du contenant et la plaque solidaire dudit dispositif, au-delà de laquelle il se visse dans un trou fileté de la bride tandis que l'élément fileté conjugué est un écrou retenu en rotation et limité en déplacement par un moyen particulier élastiquement compressible pour compenser l'ecrasement du joint et d'autre part entre sa tête et son extrémité inférieure sur un tronçon de forte section, un filetage male conjugué de filetage femelle de la pièce d'appui tandis que l'épaulement constitué par les deux troncons filetés vient en portée contre la pièce de butée en vue de réaliser le serrage du joint par compression entre la bride et la plaque. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen annulaire élastiquement compressible est constitué par un empilage de rondelles élastiques tronconiques dénommées aussi rondelles "Belleville" . 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est réglable en force de serrage et en applatissement par réglage de la position relative de la pièce d'appui par rapport à la pièce filetée, au moyen annulaire élastiquement compressible et à la pièce de butée après avoir démonté cette dernière pour désolidariser le contenant de l'élément - couvercle ou plaque - auquel il est fixé. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est ajustable on force et en applatissement par remplacement du moyen annulaire élastiquement compressible et de la rondelle d'ajustement par respectivement d'autres composants semblables de caractéristiques différentes après avoir désolidarisé le contenant et libéré par enlèvement du jonc, la bague crantée de guidage de la pièce d'appui. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pièce filetée est imperdable tantque le contenant est solidaire de l'élément auquel il est fixé et qu'il contient le filetage conjugué de ladite pièce filetée.