Brevet FR2772298A1 — publié le 19990618

L'invention concerne un outil de scellement actionné par des gaz à haute pression, comprenant un cylindre de guidage, un guide- cheville à la suite du cylindre de guidage dans le sens d'enfoncement, un piston- poussoir mobile axialement dans le cylindre de guidage et constitué d'une tige et d'une partie de tête, ainsi qu'un élément de rappel élastique qui entoure la tige et est disposé entre une butée du cylindre de guidage orientée à l'opposé du sens d'enfoncement et la face frontale, orientée dans le sens d'enfoncement, de la partie de tête et dont la longueur axiale initiale est inférieure à la distance maximale entre la butée et la face frontale orientée dans le sens d'enfoncement, le guide- cheville pouvant être déplacé selon une course opposée du sens d'enfoncement par rapport au cylindre de guidage ainsi qu'à l'encontre de la force d'un élément élastique et coopérant avec un dispositif de rappel qui agit conjointement avec le piston-poussoir. Pour enfoncer des éléments de fixation en forme de clous dans des supports durs, tels que par exemple béton, roche ou acier, on utilise aujourd'hui des outils de scellement actionnés, par exemple, par explosif. Un outil de scellement de ce type est connu par exemple du document EP-A-0 798 084. Cet outil de scellement comporte un boîtier, un cylindre de guidage, un piston-poussoir à déplacement axial disposé dans le cylindre de guidage, un guide-cheville adjacent au cylindre de guidage dans le sens d'enfoncement, et un dispositif de rappel qui coopère avec le guide-cheville et le piston-poussoir. Le guide- cheville peut se déplacer axialement par rapport au boîtier et au cylindre de guidage, à l'opposé du sens d'enfoncement, à l'encontre de la force d'un ressort. À 2 2772298 l'intérieur du cylindre de guidage est disposé un élément élastique cylindrique creux qui entoure la tige du piston- poussoir et qui, à la fin d'une opération d'enfoncement, amortit le piston propulseur.5 Le rappel du piston-poussoir dans sa position initiale prête à l'amorçage à l'intérieur du cylindre de guidage s'effectue en deux phases. Dans une première phase, une partie des gaz propulseurs générés par une cartouche amorcée est évacuée, par un canal de dérivation10 d'une conception technique très compliquée, de la zone du magasin de cartouches vers une zone avant du cylindre de guidage orientée dans le sens d'enfoncement et y est comprimée par le piston- poussoir déplacé à grande vitesse dans le sens d'enfoncement. Au terme de l'opération15 d'enfoncement, ces gaz propulseurs se détendent à nouveau et repoussent le piston-poussoir en direction de sa position initiale. Le rappel définitif du piston-poussoir dans sa position initiale prête à l'amorçage s'effectue dans une seconde phase durant la mise en contact. Le guide-cheville coulisse alors axialement par rapport au boîtier de l'outil de scellement. Le dispositif de rappel coopérant avec le guide-cheville coopère par conjugaison de forces avec la tige du piston-poussoir et amène celle- ci en position initiale. Avec son incidence très lourde sur les coûts de fabrication, la réalisation compliquée et coûteuse du canal de dérivation nécessaire à la première phase de rappel constitue un inconvénient majeur de cet outil de scellement connu. En outre, la bonne exécution de ce mouvement de rappel amplifié par les gaz propulseurs n'est pas suffisamment garantie dans tous les cas. L'invention a pour but de fournir un outil de scellement dont le pistonpoussoir est rappelé avec certitude et qui, de surcroît, possède une structure simple et est économique à fabriquer. Ce but est atteint par un outil de scellement caractérisé en ce qu'il comporte un élément de rappel 3 2772298 élastique dont la longueur initiale correspond au moins à la distance maximale entre la butée du cylindre de guidage et la face frontale de la partie de tête, minorée de la course du déplacement maximal du guide-cheville. Dans l'outil de scellement selon l'invention, la première phase du rappel du piston-poussoir en direction de la position initiale prête à l'amorçage s'effectue à l'aide de l'élément de rappel élastique. Les gaz propulseurs générés par la charge propulsive peuvent donc être employés en totalité pour accélérer le piston- poussoir. Pour pouvoir obtenir un bon guidage de l'élément de rappel à l'intérieur du cylindre de guidage, la surface transversale de l'élément de rappel s'étendant perpendiculairement au sens d'enfoncement correspond sensiblement à la surface transversale qui s'étend perpendiculairement au sens d'enfoncement entre le cylindre de guidage et la tige du piston-poussoir. Pour que l'élément de rappel puisse atteindre une course d'écrasement correspondant jusqu'à 80 % de sa longueur initiale, l'élément de rappel est formé, de préférence, par une pièce moulée présentant une structure à alvéoles majoritairement fermés. L'emploi d'une pièce moulée de ce type permet de fabriquer un outil de scellement très compact avec un faible encombrement en longueur. Sous contrainte de compression, le volume des différents alvéoles de la structure à alvéoles majoritairement fermés est d'abord écrasé, puis le matériau proprement dit l'est à son tour. L'écrasement maximal est fonction de la masse volumique apparente de la pièce moulée. A titre d'exemple, la masse volumique apparente de la pièce moulée peut être comprise entre 350 kg/m3 et 650 kg/m3, et le volume de tous les alvéoles ou pores entre 51 % et 80 % du volume total de l'élément de rappel en longueur initiale. Pour des raisons de résistance mécanique, de déformabilité et d'aptitude au recyclage, l'élément moulé 4 2772298 est formé, de manière appropriée, d'élastomère- polyuréthanne. La structure alvéolée de la pièce moulée selon l'invention est réalisée, par exemple, par moussage. Les différents alvéoles ou pores de cette structure alvéolée présentent, de préférence, un diamètre maximal de 0,5 mm. Pour pouvoir obtenir une déformation contrôlée en écrasement axial, la pièce moulée comporte, de préférence, au moins un sillon moulé périphérique. La présence d'un sillon moulé a pour effet de réduire la section transversale et donc la résistance mécanique axiale de la pièce moulée dans la zone du sillon moulé. C'est donc dans la zone d'un sillon moulé que la pièce moulée subit d'abord un écrasement axial.15 La pièce moulée peut comporter, par exemple, plusieurs sillons moulés qui sont répartis sur toute la longueur de la pièce moulée ou concentrés dans au moins une des zones extrêmes ou au milieu. L'écartement mutuel des sillons moulés ainsi que la profondeur des sillons20 moulés et l'extension des sillons moulés dans la direction longitudinale de la pièce moulée peuvent être, par exemple, constants ou irréguliers. Pour des raisons techniques inhérentes à la fabrication, le sillon moulé est ménagé, de préférence, dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pièce moulée, et la section transversale du sillon moulé s'étendant dans un plan sécant à l'axe longitudinal de la pièce moulée présente sensiblement la forme d'un V. Les faces frontales de la pièce moulée sont exposées à de fortes contraintes mécaniques. En particulier, des températures élevées s'exercent sur la face frontale orientée vers le piston propulseur. Pour pouvoir garantir une protection appropriée de la pièce moulée, une rondelle d'appui est avantageusement disposée sur au moins une face frontale de la pièce moulée. La protection de la pièce moulée par la rondelle d'appui n'est possible que si la rondelle d'appui est 2772298 orientée coaxialement par rapport à la pièce moulée. Pour pouvoir obtenir la nécessaire orientation coaxiale de la pièce moulée par rapport à la rondelle d'appui, elle aussi adaptée au diamètre extérieur de la pièce moulée, la pièce5 moulée et la rondelle d'appui présentent, de manière appropriée, une liaison mutuelle, par exemple par complémentarité de formes. Il est également possible, par exemple, d'orienter la pièce moulée coaxialement par rapport au moyen de guidage du piston en disposant, sur chacune des deux faces frontales de la pièce moulée, une rondelle d'appui dont le diamètre extérieur correspond sensiblement au diamètre intérieur du moyen de guidage du piston. Même dans ce cas, un emboîtement par complémentarité de formes entre la pièce moulée et les rondelles d'appui est nécessaire. Pour des raisons techniques liées à l'usure et pour obtenir de bonnes propriétés d'amortissement, la rondelle d'appui est réalisée, par exemple, en caoutchouc. Pour des raisons techniques relevant de la fabrication, l'élément de rappel est avantageusement conçu en plusieurs parties. L'invention sera exposée en détail à l'aide de dessins qui illustrent un exemple de réalisation. Ces dessins montrent sur: la figure 1, un outil de scellement selon l'invention sans mise en contact, en vue simplifiée, en coupe partielle; le piston-poussoir se trouve en position intermédiaire par rapport au cylindre de guidage; la figure 2, l'outil de scellement selon la figure 1 en position de contact; le piston-poussoir se trouve en position initiale prête à l'amorçage; la figure 3, l'outil de scellement selon la figure 1 en position de contact; le piston-poussoir se trouve en position extrême amorcée. L'outil de scellement actionné par explosif représenté sur les figures 1 à 3 comporte un boîtier 1, une poignée 5 faisant corps avec le boîtier 1, et un canal 6 2772298 de guidage 2 qui traverse la poignée 5 et qui est destiné à un magasin de cartouches en forme de bande non représenté garni de plusieurs cartouches. Dans la zone de transition entre le boîtier 1 et la poignée 5 est disposé5 un commutateur de commande 4 qui sert à déclencher un mécanisme d'amorçage non représenté. La zone extrême du boîtier 1 orientée dans le sens d'enfoncement est prolongée par un guide-cheville 6 qui, conjointement avec un cylindre de guidage 7 à la suite du guide-cheville 6,10 peut se déplacer axialement par rapport au boîtier 1. Dans sa zone extrême située à l'opposé du sens d'enfoncement, le cylindre de guidage 7 comporte un magasin de cartouches 71 dans lequel une cartouche non représentée vient se loger lorsque, à la mise en contact, l'ensemble du cylindre de guidage 7 est déplacé, par rapport au boîtier 1, à l'opposé du sens d'enfoncement jusqu'à la position de contact de la figure 2 à l'encontre de la force d'un ressort 3. Dans la cavité intérieure du cylindre de guidage 7 se trouve un pistonpoussoir 8 qui se compose d'une tige 82 et d'une partie de tête 81 adjacente à la tige 82 à l'opposé du sens d'enfoncement, la partie de tête 81 dépassant radialement de la tige 82. La surface transversale de la partie de tête 81 correspond sensiblement au diamètre intérieur de la cavité intérieure du cylindre de guidage 7. La tige 82 présente un diamètre constant. Le piston- poussoir 8 est monté avec une possibilité de translation axiale dans la cavité intérieure du cylindre de guidage 7. Un évent 72 situé à la périphérie du cylindre de guidage 7 sert à purger la cavité intérieure du cylindre de guidage 7. Le boîtier 1 comporte une butée annulaire 11 qui fait saillie radialement vers l'intérieur et contre laquelle un élément élastique 10 coopérant avec le guide-cheville 6 prend appui et une face frontale du cylindre de guidage 7 orientée dans le sens d'enfoncement est appliquée lorsque l'outil de scellement se trouve dans la position sans mise en contact représentée sur la figure 1. Entre une face de butée 73 du cylindre de guidage 7 et une face frontale 83 du piston-poussoir 8 orientée dans le sens d'enfoncement est disposé un élément de rappel élastique 9 qui, à l'issue d'une opération d'enfoncement, sert à ramener le piston-poussoir 8 d'une position extrême selon la figure 3 à une position de repos selon la figure 1. Comme le montre en particulier la figure 1, l'élément de rappel 9 possède une longueur10 initiale L et se compose de plusieurs tronçons annulaires. Un des tronçons est pourvu d'un sillon moulé périphérique 91 qui confère à l'ensemble de l'élément de rappel 9 une grande aptitude à la déformation. Entre la face frontale 83 du piston-poussoir 8 orientée dans le sens d'enfoncement et l'élément de rappel élastique 9 se trouve une rondelle d'appui 92 qui coopère avec l'élément de rappel 9 et qui est réalisée, par exemple, en caoutchouc. Lors d'une mise en contact, le guide-cheville 6 comprime axialement l'élément élastique 10 conçu sous la forme d'un ressort de compression. La zone extrême du guide-cheville 6 orientée à l'opposé du sens d'enfoncement est munie d'un dispositif de rappel comportant plusieurs billes 62 et un anneau élastique à élargissement radial 61 pourvu d'un contour intérieur qui agit sur les billes 62 et qui s'élargit sous forme conique à l'opposé du sens d'enfoncement. Ce dispositif de rappel crée une liaison par friction entre le guide-cheville 6 et la tige 82 du piston-poussoir 8 lorsque, à la mise en contact, le guide- cheville 6 est déplacé à l'opposé du sens d'enfoncement. Les billes 62 viennent se loger dans des évidements radiaux 65 du guidecheville 6, l'extension axiale de chaque évidement 65 étant supérieure au diamètre d'une bille 62. Les évidements 65 sont fermés à l'aide d'un moyen de recouvrement en forme de douille 63 qui, pour sa part, est relié au guide-cheville 6 par une liaison filetée. Une opération de scellement avec l'outil de 8 2772298 scellement selon l'invention sera décrite ci-après: Au début de l'opération de scellement, lorsque l'outil de scellement n'est pas encore poussé contre un support non représenté, il se trouve en position de repos selon la figure 1. Dans cette position de repos, la partie de tête 81 est appliquée, par une face frontale 83 orientée dans le sens d'enfoncement, contre l'extrémité libre de l'élément de rappel élastique 9 orientée à l'opposé du sens d'enfoncement. L'évent 72 qui débouche latéralement dans le cylindre de guidage 7 n'est pas recouvert par la partie de tête 81 du piston-poussoir 8 et sert à ventiler et à refroidir la cavité intérieure du cylindre de guidage 7. Comme le montre la figure 2, avant une opération d'enfoncement, un élément de fixation B est inséré dans la zone extrême du guide-cheville 6 orientée dans le sens d'enfoncement. L'outil de scellement est ensuite amené dans une position de contact selon la figure 2 en étant appliqué entièrement contre un support U. Le guide- cheville 6 se déplace alors de la course S et le cylindre de guidage 7 coulisse par rapport au boîtier 1 à l'opposé du sens d'enfoncement. L'élément élastique 10 qui coopère avec le guide-cheville 6 est comprimé axialement et, à l'aide du dispositif de rappel, le piston-poussoir 8 est déplacé à l'opposé du sens d'enfoncement jusqu'à sa position initiale prête à l'amorçage, dans laquelle sa partie de tête 81 est appliquée contre une zone extrême du cylindre de guidage 7 orientée dans le sens d'enfoncement et située dans la zone du magasin de cartouches 71. La face frontale 83 du piston-poussoir 8 orientée dans le sens d'enfoncement se trouve à une distance A de la face de butée 73 du cylindre de guidage 7. L'entraînement du piston-poussoir 8 à l'opposé du sens d'enfoncement s'effectue à l'aide du dispositif de rappel qui est disposé sur le guide-cheville 6 et qui coopère par conjugaison de forces, en particulier par friction, avec la tige 82 du piston-poussoir 8. Dans la position de contact selon la figure 2, une cartouche non représentée peut être amorcée sous réserve qu'un dispositif de mise en contact non représenté ait donné à un mécanisme d'amorçage, également non représenté,5 la possibilité d'amorcer. Au terme de l'amorçage, le piston-poussoir 8 est accéléré très rapidement dans le sens d'enfoncement. L'élément de fixation en forme de cheville B disposé dans le guide-cheville 6 est entraîné par le piston-poussoir 8 et enfoncé dans le support U.10 Lors de l'accélération du piston- poussoir 8 dans le sens d'enfoncement, l'élément de rappel élastique 9 est comprimé axialement par la partie de tête 81 du piston- poussoir 8. Lors de l'enfoncement de l'élément de fixation B dans le support U et du décollement ultérieur de l'outil de scellement du support U, le guide-cheville 6 est déplacé par l'élément élastique 10 dans le sens d'enfoncement par rapport au cylindre de guidage 7 et le piston-poussoir 8 est déplacé par l'élément de rappel élastique 9 à l'opposé du sens d'enfoncement jusqu'à une position de repos, telle qu'elle est représentée sur la figure 1. REVENDICATIONS 1. Outil de scellement actionné par des gaz à haute pression, comprenant un cylindre de guidage (7), un guide-cheville (6) à la suite du cylindre de guidage (7) dans le sens d'enfoncement, un piston- poussoir (8) mobile axialement dans le cylindre de guidage (7) et constitué d'une tige (82) et d'une partie de tête (81), ainsi qu'un élément de rappel élastique (9) qui entoure la tige (82) et est disposé entre une butée (73) du cylindre de guidage (7) orientée à l'opposé du sens d'enfoncement et la face frontale (83), orientée dans le sens d'enfoncement, de la partie de tête (81) et dont la longueur axiale initiale (L) est inférieure à la distance maximale (A) entre la butée (73) et la face frontale (83) orientée dans le sens d'enfoncement, le guide-cheville (6) pouvant être déplacé selon une course (S) opposée du sens d'enfoncement par rapport au cylindre de guidage (7) ainsi qu'à l'encontre de la force d'un élément élastique (10) et coopérant avec un dispositif de rappel qui agit conjointement avec le piston propulseur (8), caractérisé en ce qu'il comprend un élément de rappel élastique (9) dont la longueur initiale (L) correspond au moins à la distance maximale (A) entre la butée (73) du cylindre de guidage (7) et la face frontale (83) de la partie de tête (81), minorée de la course (S) du déplacement maximal du guide-cheville (6). 2. Outil de scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface transversale de l'élément de rappel (9) s'étendant perpendiculairement au sens d'enfoncement correspond sensiblement à la surface transversale qui s'étend perpendiculairement au sens d'enfoncement entre le cylindre de guidage (7) et la tige (82) du piston-poussoir (8). 3. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de rappel (9) est formé par une pièce moulée présentant une structure à alvéoles majoritairement fermés. il 2772298 4. Outil de scellement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre des différents alvéoles de la structure alvéolée est de 0,5 mm. 5. Outil de scellement selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce moulée comporte au moins un sillon moulé périphérique (91). 6. Outil de scellement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sillon moulé (91) est ménagé dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pièce10 moulée, et en ce que la section transversale du sillon moulé (91) s'étendant dans un plan sécant à l'axe longitudinal de la pièce moulée (91) présente sensiblement la forme d'un V. 7. Outil de scellement selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'une rondelle d'appui est disposée sur au moins une face frontale de la pièce moulée (92). 8. Outil de scellement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de rappel (9) est conçu en plusieurs parties.