Brevet FR2497889A1 — publié le 19820716

L'invention concerne la résistance existant entre des écrous et des boulons et elle a trait à l'établissement d'une résistance prédéterminée à la rotation entre un écrou et un boulon. Une application de l'invention est le domaine des boulons d'ancrage ou boulons de toit, auxquels elle confère une résistance prédéterminée à la rotation pendant la phase initiale de minage de l'installation. Des boulons d'ancrage sont communément mis en place dans des trous forés dans une roche ou un front de taille du charbon, par introduction, dans le trou, d'une capsule contenant des ingrédients de liaison à la résine, introduction du boulon afin de rompre la capsule avec l'extrémité dudit boulon, rotation de ce dernier pour mé- langer complètement la résine ou d'autres ingrédients, maintien du boulon tandis que la résine prend, puis serrage de l'écrou, généralement contre une rondelle plate, sur l'extrémité apparente du boulon. Dans le passé, la rotation du boulon ou ancrage pour mélanger les constituants de la résine s'effectuait normalement par l'enclenchement d'un outil convenable avec une extrémité carrée du boulon. Ce système présente l'inconvénient de nécessiter la réalisation d'une extrémité carrée convenable sur le boulon, ce qui accroit les coûts de fabrication et exige, en outre, l'uti- lisation sur place d'un outil indépendant enclenché avec l'extrémité carrée du boulon et faisant tourner ce dernier. Diverses tentatives pour résoudre ce problème ont été pro- posées, et notamment celles décrites dans le brevet australien N0 487 989 dans lequel une déformation est réalisée par sertissage à une extrémité ouverte de l'écrou afin qu'il existe une résistance à la rotation entre l'écrou et le bou- lon au moment de l'engagement de l'écrou avec le boulon. A l'aide de ce dispositif, un équipement normal de serrage des écrous peut être utilisé pour faire tourner le boulon par rotation de l'écrou, la résistance à la rotation entre l'écrou et le boulon, établie par l'extrémité sertie de l'écrou, étant utilisée. Cette résistance à la rotation est opérationnelle jusqu'à un couple d'une certaine valeur au-delà de laquelle l'obstacle est "refoulé" et l'écrou peut être tourné sur les filets du boulon et peut donc remonter le long du boulon. Le mode opératoire décrit dans le brevet N0 487 989 précité présente l'inconvénient d'une irrégularité importante lors de la mise en oeuvre en raison des tolérances des filets de l'écrou et du boulon. Un autre inconvénient de ce procédé est que, après que la résistance entre l'écrou et le boulon a été dépassée par l'application d'un couple plus élevé, une résistance de frottement persiste et affecte l'efficacité de la pose. Il peut également en résulter une détérioration des filets du boulon, empêchant toute utili- sation ultérieure de ce boulon en coopération avec un autre écrou ou autre. L'invention a donc pour objet l'établissement d'une résistance entre un écrou et un boulon, d'une manière éliminant ou minimisant les inconvénients précités, de façon simple, mais efficace, ou offrant au moins un choix utile aux utilisateurs. L'invention concerne un ensemble à écrou et bou- ion dans lequel l'écrou comporte des moyens résistants disposés de manière que, lorsque l'écrou est partiellement engagé sur le boulon, une résistance prédéterminée à la rotation de l'écrou sur le boulon soit établie jusqu'à ce que l'écrou soit complètement engagé sur le boulon, les moyens résistants étant alors expulsés de l'écrou. L'invention concerne également, d'une manière générale, un écrou comportant des moyens résistants qui se présentent sous la forme d'un bouchon engagé intérieu- rement avec une partie du filet de l'écrou en laissant libre ou exposée au moins une spire complète du filet, à une extré- mité de l'écrou, ce bouchon étant engagé avec le filet afin d'opposer une résistance à la poursuite de la rotation d'un boulon engagé avec la ou les spires libres du filet et avancé dans l'écrou jusqu'à ce que l'extrémité du boulon porte contre le bouchon. Les moyens résistants comprennent de préférence un bouchon en matière plastique, engagé intérieurement avec une partie du filet de l'écrou. Le bouchon comprend avantageusement un manchon extérieur et un noyau intérieur délimitant entre eux un profil qui produit une action de coin de manière que le manchon puisse être inséré à l'intérieur du filet de l'écrou et dilaté vers l'extérieur par l'enfoncement du noyau dans le manchon et par l'action de coin. Le noyau et le manchon sont de préférence moulés d'une seule pièce en matière plastique convenable et ils sont reliés l'un à l'autre par une liaison fragile qui est brisée lorsque le noyau est enfoncé dans le manchon. Le manchon présente de préférence une fente lon- gitudinale lui permettant de s'expanser radialement sous l'action de coin du noyau. Le bouchon est de préférence réalisé en matière plastique déformable, de manière à se déformer dans le filet de l'écrou et à s'engager avec ce filet pendant l'expansion. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation, avec coupe longi- tudinale partielle, d'une forme préférée de réalisation de l'ensemble à écrou et boulon selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus du bouchon avant l'introduction dans l'écrou montré sur la figure 1; et la figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2. Dans la forme préférée de réalisation de l'inven- tion, un écrou devant être utilisé dans un ensemble à écrou et boulon selon l'invention est réalisé de la manière sui- vante: L'écrou 5 est équipé de moyens résistants se pré- sentant sous la forme d'un bouchon 4 qui est engagé inté- rieurement avec une partie du filet de l'écrou en laissant libre ou expansée au moins une spire complète du filet, à une extrémité 9 de l'écrou. Dans la forme préférée de réa- lisation de l'invention comme montré sur la figure 1, le bouchon est engagé avec environ la moitié du filet de l'écrou, bien qu'il puisse être engagé avec d'autres pro- portions du filet tout en permettant un fonctionnement satisfaisant de l'invention. Le bouchon est moulé en matière plastique afin d'avoir une forme telle aie mcntree es fL"res 2 et 3 et comprenant un noyau 1 et un manchon 2 moulés ensemble et reliés l'un à l'autre par une ou plusieurs liaisons fragiles 3. Une configuration en coin est établie entre le noyau et le manchon. Dans la forme préférée de réalisation de l'in- vention, la configuration en coin est obtenue en donnant une forme conique à la partie extrême du noyau entrant la première dans le manchon, la paroi de la partie restante du noyau étant parallèle au manchon, comme montré sur la figure 3. Le manchon présente un trou 10 à parois parallèles. Il convient de noter que l'action de coin peut être obtenue de manières différentes, par exemple en réalisant le noyau de façon que ses côtés soient parallèles et en réalisant le trou 10 afin que ses côtés soient coniques, ou bien, en variante, en donnant une forme conique à la fois au noyau et au trou. Le noyau peut également être réalisé afin d'être conique sur toute sa longueur. Dans sa forme préférée de réalisation, le manchon présente une fente 11 s'étendant sur toute sa longueur de manière qu'il puisse être expansé radialement lorsque le noyau est enfoncé dans ce manchon. Dans une autre forme de réalisation,le manchon peut présenter plusieurs fentes. En variante, le manchon peut être dépourvu de fentes de manière que, lorsqu'il est expansé par le noyau au moment o ce dernier est enfoncé dans ledit manchon, il se rompe ou s'étire. En cours de fabrication, l'ensemble tel que montré sur les figures 2 et 3 est placé dans la partie filetée de l'écrou 5, le manchon étant dimensionné afin de s'emboîter franchement dans le filet de l'écrou. Une fois que cet élé- ment est en position, le noyau 1 est enfoncé dans le manchon 2 afin de provoquer une expansion de ce dernier et de former un bouchon 4 qui s'engage fermement avec le filet 6 de l'écrou. La paroi extérieure du manchon est déformée, comme indiqué en 7, afin de s'engager avec le filet pour que le manchon soit fermement enclenché avec l'écrou. Dans une autre forme de réalisation du bouchon, une bride (non représentée) peut être réalisée vers l'extré- mité libre du noyau se trouvant initialement éloignée du manchon, avant l'enfoncement du noyau de manière que, lors- que le noyau est enfoncé, la bride l'empêche d'être avancé trop profondément dans le manchon dans le cas o un élément d'entraînement de diamètre relativement faible est utilisé. Lors de l'utilisation, l'écrou est vissé sur l'ex- trémité d'un boulon tel qu'un boulon d'ancrage dans la roche, afin que l'extrémité filetée de ce boulon s'engage d'abord avec l'extrémité ouverte 9 de l'écrou. Une rondelle plate ou toute autre forme de rondelle peut être enfilée sur le boulon avant la mise en place de l'écrou. Pour poser le boulon dans un trou, on introduit le boulon dans le trou, avec un dispositif demandant un malaxage, ou bien une capsule de mélange de résine, comme cela est connu et classique. La capsule est brisée par le boulon. L'écrou est mis en place dans un appareil approprié qui le fait tourner de manière normale et qui pousse en même temps le boulon vers l'inté- rieur du trou. A ce stade, l'écrou et le boulon sont enclen- chés comme montré sur la figure 1 et, en raison de la résis- tance opposée par le bouchon 4, le boulon est également mis en rotation afin de provoquer un malaxage complet du mélange de résine situé à l'extrémité du boulon. On arrête ensuite la rotation pendant une durée prédéterminée pour permettre la prise du mélange de résine. On fait ensuite de nouveau tourner l'écrou et, étant donné que le boulon est à présent maintenu fixement à l'intérieur du trou, l'écrou tourne sur le boulon, malgré la résistance du bouchon 4, jusqu'à ce que ce dernier soit expulsé de l'extrémité de l'écrou. La rotation de l'écrou peut ensuite être prolongée afin que cet écrou soit serré contre la rondelle plate ou autre et qu'il soit fixé efficacement contre la surface de la roche. L'ensemble à écrou et boulon ainsi obtenu permet la pose rapide et peu coûteuse d'un boulon d'ancrage et il permet également le serrage final de l'écrou sous un couple prédéterminé contre la rondelle plate, sans que les moyens résistants constituent une gêne lors de l'opération de serrage de l'écrou. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'ensemble décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble à écrou et boulon, caractérisé en ce que l'écrou (5) comporte des moyens résistants (4) disposés de manière que, lorsque l'écrou est partiellement engagé sur le boulon, une résistance prédéterminée s'oppose à la rotation de l'écrou sur le boulon jusqu'à ce que l'écrou soit complètement engagé avec le bculon, les moyens résis- tants étant alors expulsés de l'écrou. 2. Ecrou, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens résistants se présentant sous la forme d'un bouchon (4) engagé intérieurement avec une partie de l'écrou en laissant libre ou exposée au moins une spire complète du filet (6), à une extrémité (9) de l'écrou, le bouchon étant engagé avec l'écrou afin d'opposer une résistance à la pour- suite de la rotation d'un boulon engagé avec la spire libre du filet et avancé dans l'écrou jusqu'à ce que l'extrémité de ce boulon porte contre le bouchon. 3. Ecrou selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens résistants comprennent un bouchon (4) en matière plastique, engagé intérieurement avec une partie du filet (6) de l'écrou. 4. Ecrou selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bouchon comprend un manchon extérieur (2) et un noyau intér eur (1) qui présentent, entre eux, un profil produisant une action de coin afin que le manchon puisse être introduit à l'intérieur de l'écrou et expansé par en- foncement du noyau dans le manchon et dilatation de ce manchon vers l'extérieur par l'action de coin. 5. Ecrou selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau et le manchon sont moulés d'une seule pièce en matière plastique convenable et sont reliés l'un à l'autre par une liaison fragile (3) qui est brisée lors- que le noyau est enfoncé dans le manchon. 6. Ecrou selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le manchon présente une fente longi- tudinale (11) qui permet une expansion radiale sous l'action de coin exercée par le noyau. 7. Ecrou selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le bouchon est réalisé en une matière plastique qui se déforme dans le filet 56) de l'écrou et s'enclenche avec ce filet (6) pendant l'expansion. 8. Ensemble à écrou et bouchon sensiblement tel que décrit en regard des figures 1 à 3. 9. Bouchon sensiblement tel que décrit en regard du dessin. 10. Bouchon tel que défini dans la revendication 4. 11. Procédé de fixation d'un boulon dans un trou convenable, foré à l'avance, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans le trou un agent durcissable de fixation, à introduire un ensemble à écrou et boulon tel que défini dans la revendication 1, l'extrémité du boulon la première, dans le trou, à faire tourner le boulon afin de mélanger ledit agent, à permettre la prise de ce dernier pendant un inter- valle de temps au cours duquel le boulon n'est pas déplacé et, après que l'agent a pris, à faire tourner l'écrou afin de le serrer et de le faire avancer le long dudit boulon.