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"Perfectionnements aux écrous et boulons".
La présente invention concerne des perfectionne-; monte aux écrous et boulons, le terme "boulon" étant entendu comme comportant des tiges filetées et organes similaires$ destinés à être utilisés avec des écrous pour serrer, ou attacher, ou dans des buts similaires.
Leserrage d'écroue et de boulons de grande dimen-, sion par le procédé orthodoxe utilisant une clef exige une grande force ot beaucoup d'habileté et nécessite fréquemment l'emploi d'un marteau pour frapper la slef: cette opération offre une difficulté spéciale quand elle s'applique à des boulons do grande dimension, dans un -espace restreint,comme par exemple le carter du vilebrequin d'une machine de navire.
Il est en outre très difficile, sinon impossible, en certaines circonstances, de s'assurer qu'un certain nombre de boulons similaires sont sollicités dans la même mesure quand les écrous sont serrés.
Dans le but de faciliter le serrage des boulons, il a été proposa d'employer un dispositif se présentant bous la forme d'un anneau séparé, à appliquer entre un écrou et la
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surface de butée ou de réaction de l'ensemble en cour* do 4,
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serrage; cette bague présente un chenal annulaire, contenant' un piston annulaire, pouvant se déplace!' axialement $ou,% #> , .
.action ctun .i.qu,de ,eaue { ; â,ntroduit dna .s l'action ctun liquide soue pression, introduit dans la chenal en vue de presser la piston ooinre i crau et d'écarter ce. /.. dernier de la butée nu de la surface de réaction, pour aasurapi la tension du boulon; la demanderesse a décrit dana une autre spécification un arrangement applicable 4 une bague séparée t ou à un écrou, ou à la tgte d'un boulon et constitué par un chenal annulaire dans la face intérieure de l'écrou, ou dans la face y..;¯ intérieure de la tête de boulon, ou dans une bagus , a;
trée pouvant s'appliquer entr^ l'écrou, ou la tête, ou l'extrémité . ancrée du boulon et la surface de butée ou de réaction et contenant un piston annulaire,pouvant se déplacer dana ce chenal suivant l'axe de l'écrou ou du boulon, une masse de matériau massif, élastique et essentiellement incompressible, .
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tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique, placée dans Itou", pace fermé délimité par la partie inférieure du chenal et
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l'extrémité intérieure du piston annulaire et une via, acceas'r' sible de l'extérieur, pour imposer une pression de déformation. sur la masse de caoutchouc ou de matériau similaire,
de maniè- re à augmenter la dimension axiale de celle-ci, et de provo-
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quer un mouvement relatif en direction axiale, entre le piston' et l'élément dans lequel est form4 le chenal, afin d'écarter l'écrou ou la tête du boulon de la surface de butée ou de réaction, et de mettre ainsi le boulon sous tension,
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Le but do la présente invention cet de tbni.r - , bzz un dispositif perfectionné de mise soue tension ou de serrage d'un boulon, permettant d'utiliser une pression hydraulique pour provoquer cette mise sous tension ou ce serrage,
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Suivant l'invention,, il est fourni un dispositif ':
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à utiliser pour mettre un boulon sous tension, consistant en organes délimitant un espace fermé,situé à l'extrémité in- térieure de l'écrou, ou de l'extrémité intérieure de la tête ancrée du boulon, ou dans cette région;
les limites de cet espace compqrtent des surfaces ou parties capables d'un mou- vement relatif suivant l'axe de l'écrou ou du boulon et il contient une masse de matériau élastique massif, essentiel- lement incompressible , tal qu'un caoutchouc naturel ou syn- thétique, un passage, à l'intérieur de cette masse de caout- chouc ou d'un matériau analogue tel que cette dernière masse puisse se déformer par l'introduction, de l'extérieur, d'un liquide sous pression dans ce passage, pour augmenter la dimension axiale maximum de la masse et pousser de force ces pièces axialement l'une par rapport à l'autre et écarter l'écrou, ou l'extrémité ancrée ou tête du boulon, de l'ensem- ble encours de serrage,
afin de mettre ainsi le boulon sous tension,
Sous un autre aspect, l'invention consiste en un écrou pouvant être vissé avec un boulon, ou un goujon, ou un boulon à tête; cet écrou, ou la tâte du boulon, présente dans sa face inférieure un évidement annulaire avec des parois latérales parallèles dirigées axialement, un piston annulaire s'ajustant par glissement dans cet évidement annulaire, un corps annulaire formé d'une masse d'un matériau élastique, mais essentiellement compressible dans la partie de cet évide- ment comprise entre le f ond de celui-ci et le piston, un passa- ge à l'intérieur de ce corps annulaire et un autre passage dans l'écrou ou la tête du boulon, pour l'introduction, depuis l'extérieur, d'un liquide sous pression dans ce passage à l'intérieur de ce corps annulaire,
afin d'appliquer une pres- sion déformante à ce dernier et augmenter sa dimension axiale maximum, en vue de déplacer le piston annulaire dans le sens
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voulu pour l'écarter du fond de l'évidement et an vue d'écar" ter l'écrou, ou la tète de boulon, de l'ensemble en cours de serrage, et de mettre ainsi le boulon sous tension,
Avec un dispositif tel que décrit ci-dessus, utilisant un évidement recevant un liquide soua pression dans le corps annulaire de matériau élastique mais essentiellement incompressible, la déformation du corps annulaire est telle qu'outre l'accroissement de sa dimension axiale maximum pour déplacer le piston et tendre le boulon, la masse est égale- ment pressée en un engagement de pression superficielle avec les parois de l'évidement annulaire,
sous le piston, de manière . et les pnrois
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à assurer un Joint efficace entre la masse/ et à empêcher ain- 4!V si le liquide sous pression de s'échapper de lévid4ment, . '' .y Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont
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illustrées à titre d'exemples dans les dessins annexés, o v,,,s - La figure 1 est une vue en coupe et en éleva- ' tion d'une partie d'un boulon à t6te et d'un écrou de la ':s4 forme utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention, ."'";#;#
La figure 2 est une vuo généralement similaire
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à le figure 1 mais montrant une modification. -a.
- La figure 3 est une vue généralement similaire 4=r à la figure 2 mais montrant une autre modification,
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- La figure 4 est une vue en coupe nt en éleva-. bzz tion d'une forme d'exécution comportant une structure de bague
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séparée pour l'application à un boulon, sous un écrou, ## \\ - La figure 5 est une vue en coupe et en éleva-
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tion d'une partie d'un écrou à tete, dont la tête a une forme ?-. permettant de l'utiliser dans la mise en oeuvre de l'invention,
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,,'##' - La figure 6 est une vue en coupe et en 4 vation d'une autre forme de réalisation utilisant une structure!,.", de bague séparée comme dans la figure 4, et lut.
V' - La figure 7 illustre une forme de dispositif ,'.F;¯
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utilisée pour mesurer l'allongement d'un boulon résultant de la mise sous tension au moyen de la prenne invention.
En se reportant aux dessins, 1 désigne un boum Ion représente comme passant dans un trou d'un ensemble destin' . être serré et représenta schématiquement en 2, 3 est la tâte du boulon 1 et 4 est un écrou représenté vise' sur l'extrémité filetée du boulon 1,
Dans la construction de la figure 1, le corps de l'écrou 4 est muni à son extrémité intérieure d'un chenal annulaire ou évidement 5, à faces parallèles, dont les paroi latérales sont parallèles et concentriques à l'axe de L'écrou 4;
un piston annulaire 6 s'ajuste par glisse- ment dans l'entrée du chenal 5. de manièro à délimiter, avec de* parties de lu surface du chenal, un espace fermé dans' le fond de celui-ci. Dans cet espace formé est disposé une masse annulaire 7 de caoutchouc naturel ou synthétique constituée, dans le cas présenta de sections rectangulaires creuses et fermées pour former un passage ferme, sans fin, 8 à l'intérieur de lu masse 7.
L'écrou 4 est percé d'un trou axial, 9, doublé / d'un manchon 10 dont l'extrémité intérieure 'étend dans l'espace fermé du fond du chenal 5 et fait saillie à travers la paroi de la masse de caoutchouc creusa 7 pour communi- quer avec le passage fermé, sans fin, 8.
.. L'extrémité extérieure de l'alésage 9 est suralésés. pour la réception d'une union 11, en vue du rac- cord par un tube 12 avec une source de liquide sous pression.
En service, l'écrou 4 est engagé à la main, ou à l'aide d'une petite broche appliquée dans un évidement radial, comme indiqué en 13, dans l'écrou 4 de la figure 2, sur une bague 14 à jupe fendue, d'une épaisseur prédéterminée telle, que quand la tête 3 du boulon engage la face inférieure de )-
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l'ensemble 2, la masse de caoutchouc 7 remplisse ##sen- tiellement l'espace fermé entre le fond dV chenal 5 et le piston 6, tout en n'étant essentiellement soumis & aucun* contrainte.
Le liquide sous pression est ensuite Introduit dans le passage sans fin fermé 8, à l'intérieur de la
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masse de caoutchouc 7 avec le résultat que ce matériau qui est élastique mais incompressible, se déforme par expan- sion du passage ferme 8, de sorte que la dimension axiale
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de la maaae augmente et que le matériau de ses parois est ,',<*V"',i' également pressé pour former un joint contre les parois de . [ ')ti/ l'ejtpace annulaire et contre l'extrémité en saillie du man- # ¯.,?;
, chan 10, de manière à empêcher les fuites de liquide hydrau" lique, L'augmentation de longueur axiale a lieu par réac- tion sur le piston de sorte que l'écrou est écarté de l'en- @ est
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semble 2 et que le bouler/mis sous tenaient La bague ori" ...
ginale 14 à jupe fendue est maintenant enlevée et remplacée par uns autre bague d'épaisseur supérieure prédéterminée,
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puis la pression hydraulique peut ensuite être relâchée, de .'#,*# manière à serrer la nouvelle bague à jupe entre l'écrou 4 et l'ensemble 2,
Dans la disposition de la figure 2, la masse annulaire 7 consiste en une bague fermée, formée par un tube en caoutchouc naturel ou synthétique dont les dimensions - sont telles qu'il peut s'aplatir pour remplir essentiellement toute la section transversale du fond de l'évidement annulaire de l'écrou, quand on introduit le piston annulaire 6.
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Dans ce cas, la paroi latérale de l'écrou 4 est #'/#- forée et taraudée en face du fond de l'évidement en,chenal annulaire, pour la réception d'une union 15 munie d'une ai- guille creuse 16, capable de percer la paroi de la masse tu-
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bulaire 7, afin que le liquide sous pression, par exemple la graisse d'un pistolet graisseur, puisas s'introduire a l'intérieur de celle-ci.
La procédure de mise sous tension du boulon est similaire à celle décrite en se reportant à la figure 1 et l'expansion de l'espace réservé dans la masse tubulaire 7, non seulement déplace l'écrou 4 axialement pour serrer le boulon, maio appliquer en outre un joint efficace contre la périphérie de l'évidament et contre l'extérieur de l'aiguille creuse 16.
Dans la disposition de la figure 3, la masse 7 du matériau élastique maïs essentiellement incompressible est formée de deux bagues plates 17 et 18 de caoutchouc naturel ou synthétique, cimentées ensemble sur deux zones annulaires, espacées radialement, de leurs faces adjacentes.
Il est à nouveau prévu une union 15 et une aiguille 16, pour permettre l'introduction de graisse sous pression par la paroi de l'évidement 5 et la paroi de la masse 7, dana l'espace compris entra les parties non cimentées des faces adjacentes des bagues 17 et 18, afin d'augmenter la dimension axiale de la masse 7 et de déplacer l'écrou ,4 par rapport au piston annulaire 6 et à l'ensemble 2, en vue de serrer le boulon.
En certains cas, il peut être formé une rainure 19 dans la surface do l'une des baguas 17, 18, ou des deux, entre les zones annulaires agglutinées,
Dans la construction de la figure 4, l'inven- tion est matérialisée dans une structure annulaire séparée, en vue de son application entre un écrou ou la tôte d'un boulon et l'ensemble 2.
Comme indiqué, la atructurE de bague s'applique sur la tige du boulon 1 et s'engage avec l'en- semble 2, pour être serrée sous l'extrémité inférieure de l'écrou 4'
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La structure consiste en une bugue en acier 24, dans la surface de laquelle est format un chenal annulaire 5, vers l'écrou 4, et en un piston métallique annulaire 6, s'ajuatant par glissement, en direction axiale, entre les parois latérales parallèles du chenal annulaire 5, La
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masse 7 de matériau élastique mais essentiellement inooa- .,-v pressible est une bague de section transversale upproximati,..
vement circulaire at la paroi inférieure 20 du chenal an- nulaire ou àvide-nent 5 ainsi que la surface extrême udjacen- te 21 du piston annulaire 6 ont une section transversale approximativement senti-circulaire, pour délimiter un espace ' destiné à recevoir la bague 7. Cette dernière est munie
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d'un passage intérieur fermé, dirigé suivant la cîroonféren- ce, pour la réception d'un liquide hydraulique sous pression introduit au moyen d'une aiguille creuse 16.
En service, une bague 14 à jupe fendue, d'une
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épaisseur appropriée, est positionnée sur la surface de la 1, , : bague/ d'acier 24, à l'extérieur d'une partie du piston an- , eze nulare ressortant de llévidement 5 l'écrou est" -A-% y .. nulatre ressortant l'évideaent l'écrou est ; , engagé au-dessus de la bague 14 V ;
Un fluide hydraulique sous pression est introduit
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de l'extérieur, au moyen d'une union 15 et.de l'aiguille V.1; . 16, dans 10 passage ciroonferentiel fermé de la massa 7 de sorte que celle-ci est à nouveau déformée et sa dimension " 'rî>'' axiale augmentée, pour déplacer le piston 6 axialement et entraîner par conséquent l'écrou 4 dans le sens voulu pour. l'écarter de la bague 24 et de la bague 14 à jupe fondue et mettre le boulon 1 sous tension,
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Après avoir porté la tension à une valeur détermi- r née, la bague 14 à jupe fendue est enlevée et remplacée par w,: ., une autre bague à jupe fendue d'épaisseur supérieure appro..,:.';' priée, qui est maintenue par l'écrou 4 quand la pression hyW*,!/;
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draulique dn5 la mas a e 7 est roldohdo. ' '# ' ' La figure 5 montre l'invention appliquée à la lt." " tête d'un boulon ; ici l'évidoment annulaire 5 est forait .
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dans l'extrémité intérieure de lu téte 3 et le piston 6 binai que la masse do caoutchouc 7 août généralement sieni- luirez ceux d* la figure 4;
le liquide hydraulique est introduit dans le passage circontérentiol fermé, là l'intérieur de la masse do caoutchouc, au moyen d'une aiguille 16 et d'un raccord union 15 plue! à l'extrémité extérieure de la
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tête de boulon ou préa de colle-cl, La piston annulaire 6, dans le cas de la figure 5, présente, à son extr.4mité intérieure, un bout male 22 venant se placer entre un col 23, de diamètre réduit, du boulon et l'entrée du trou dans le corps 2, pour aider à centrer le boulon et dans ce cas, les bagues 14 & jupe fen- due se placent entre la téta 3 du boulon et un épaulement extérieur, formé sur le piston annuluire 6, dont la face in-
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!4r1ur.
repose sur l'ensemble 2.
La figure 6 illustre une autre forme de l'inven- tion, incorporée à une structure de base a iparab., appliquée, comme dans l'exemple de la figure 4, sur la tige d'un boulon 1 et placée entre un écrou 4 ot l'ensemble 2 À boulonner.
Dans ce cas, la structure consiste en une bague en acier 24, présentant sur la face supérieure un épaulèrent dans la surface duquel est formé un évidement annulaire 25, avec des parois latérales concentriques et parallèles dispo- des axialement, dans lequel est disposé un piston annulaire 26 en acier au nickel par exemple, qui s'ajuste par glisse- ment dans l'évidement. L'extrémité du piston annulaire 26, en direction du fond de l'évidement 25, présente, en section transversale, un contour concave ou en retrait,
Dans le fond de l'évidement, au centre de celui-ci, est monté un tuba fermé 27, en métal tendre mince, pouvant
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$tre saud6 ou fixé autrement fin position dan4 X'4vid raenti 25,
Une masse 7 de caoutchouc naturel ou synthétique est disposée dans l'espace de 1'avidement 2 comprit! entre le fond de celui-ci et le piston 26; la masse 7 a une forme enveloppant le tube mince 27 et remplissant l'extrémité évidée du piston. Dans ce cas, cotte masse est de préférence agglutinée à l'extrémité du piston 26. La paroi de la bague
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24 est forée et taraudée, comme Indiqué en Zd, pour lot raccord d'une source de liquide sous pression; l'alésage
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28 communique par un passage 29 avec l'intérieur du tube , e'' 27 en métal tendre et mince.
En service, l'écrou 4 est place sur la structure de bague reposant sur l'ensemble 2, afin de maintenir la tête 3 du boulon en engagement avec la face inférieure de l'ensemble 2.
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L'introduction du liquide sous pression, par " bzz.', 1 alésage 28 et le passage 29, dans le tube bzz à l'in-" t l'éclatement t6rieur de la masse 7 provoque le gont.a taû tube qui # '## tx ¯ entraîne la déformation de la masse élastique et 2eument. tison de sa dimension axiale maximum, pour déplacer axialement le piston 26 dans l'avidemant 25 et écarter l'écrou 4 < 'II, de la bague 24 afin de Maître le boulon nous tension,
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Le serrage d'un écrou sur un boulon implique nor", . malement l'allongement de celui-ci et il peut Atre prévu un ' ,, 4 -; dispositif pour permettre de calculer facilement l'allonge-
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ment et par conséquent le degré de serrage requis pour olli* 1 citer un boulon dans une mesure déterminée.
A cette fin, un boulon est foré axialement, cosme y, z: indiqué en 30 et une tige 31 est introduite dans 1'alésage ;#/# et soudée à une extrémité du boulon qui peut être celle où se
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trouve la tête de celui-ci, coaa.ri indiqué dans les dessins, ou l'extrémité où se trouve l'éct-ou, suivant celle laquelle
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doit se placer le dispositif de serrage; l'extrémité libre de la tige 31 est moulée de niveau avec l'autre extrémité du boulon,
Quand le bougon est tendu par serrage, le tige 31 ne s'allonge pas, de sorte que la différence dans le niveau de l'extrémité libre de la tige 31 et le niveau de l'extrémité adjacente du boulon est une mesure de l'allonge- ment de celui-ci résultant du serrage.
On peut utiliser commodément un arrangement tel que celui de la figure 7 dans des buta d'observation. Cet arrangement est constitué par un micromètre 32, ayant une base annulaire 33 un métal mugnétiqua fixé à celui-ci par l'intermédiaire d'uncorps isolant 34; la base magnétique 33 est prévue pour reposer sur l'extrémité d'un boulon et adhérer à celle-ci, autour de l'extrémité de la tige centrale 31.
L'écrou 4 étant vissé à la main, le micromètre est appliqué en position sur l'extrémité du boulon et la broche 35 du micromètre est ramenée à zéro, en engageant son extrémité avec l'extrémité libre de la tige 31, On fait ensuite sortir la broche 35 d'une distance prédéterminée (comme exemple typique, 0,015 mm par pouce de longueur du boulon). La pointe de la broche 35 étant engagea avec l'ex- trémité de la tige 31, le micromètre, bien qu'étant incliné, sera retenu en engagement avec la surface de l'écrou 4 en raison de la présence de la base magnétique 33,
Pendant que le boulon s'allonge au cours du serra- gel l'extrémité de la tige 31 recule jusqu'à ce que, la base magnétique 33 étant complètement engagée avec la surfa- ce de l'écrou, la broche 35 du micromètre s'écarte de l'ex- trémité de la tige 31.
Ceci représente l'allongement désiré ou la contrainte du boulon.
On peut prévoir une lampe 36 et une pile 37 en
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circuit avec la base magnétique 33, le boulon 1, la tige 31 et la broche 35, disposé es de façon que la lampe soit éclairée pendant que le serrage se poursuit et qu'elle s'é- teigne lorsque la broche 35 du micromètre s'écarte de l'ex- trémité de la tige .31,
Un procédé préféré, en particulier quand un cer- tain nombre d'écrous et de boulons similaires doivent être serrés dans la même mesure,
pour assembler par exemple des paliers d'extrémité inférieurs ayant tous la môme dimension consiste à utiliser un boulon foré et ajusté avec la tige centrale 31 comme décrit précédemment et à serrer l'écrou ou la tête du boulon sur un bague à jupe tendue comme en 14 et d'une épaisseur suffisante pour assurer sa rigidité.
Le boulon 1 est ensuite tendu par serrage en utilisant la pression hydraulique appliquée à l'intérieur de la masse comme décrit, pour réaliser un allongement prédéterminé pou- vant être observé à l'aide d'un micrométre de la manière dé- crite en se reportant à la figure 7;
le jeu entre l'écrou - ou la tête de boulon et la bague 14 est mesuré avec des jauges d'épaisseur et peut être trouvé plus grand que l'allon- gement prédéterminé d'une quantité correspondant àla contrain- te élastique imposée à l'ensemble boulonné 2-2, Une nou- velle bague à jupe 14 est ensuite meulée à une épaisseur correspondant à celle de la bague originale augmentée de la largeur du jeu mesuré et la nouvelle bague à jupe est intro- . duite sous l'écrou, ou sous la tête de boulon, pour remplacer la bague originale de sorte que quand on relâche la pression hydraulique, la tension correcte est maintenue sur le bout,
Un boulon muni de la tige centrale 31 suffit pour observer son allongement et déterminer l'épaisseur de la bague à jupon fendue finale exigée et dans la suite, toue les autres boulons similaires peuvent être serrés sans la
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présence de cette tige 31, le serrage s'effectuant dans une mesure permettant l'utilisation avec chacun de ces boulons de bagues à jupe fendue d'une épaisseur similaire & celle placée finalement sous l'écrou ou la tête du premier
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ooulon boulon/d'observation.
Dans le cas de boulons de grande longueur, le' boulon d'observation peut être foré axialement sur une partie de sa longueur seulement et une tige 31 plus courte ancrée par une extrémité dans le fond du trou.
En serrant un boulon de la manière faisant l'objet de l'invention, on peut utiliser la pression exercée par la tresse déformée 7 pour assurer un effet de blocage auto- matique entre l'éorou et le boulon. C'est ainsi que dans le cas illustré à la figure 1 par exemple, la pression de la paroi de lu masse creuse 7 sur la paroi intérieure de l'évidement 5 provoque une certaine déformation plastique dans cette paroi, avec le résultat qu'une partie des filets de l'écrou 4 est poussée dans les filets du boulon 1 (voir pièce X - X dans la figure 1), provoquant ainsi un effet de blocage automatique.
La disposition perfectionnée pour le serrage d'écrous et de boulons suivant la présente invention offre un certain nombre d'avantages par rapport aux méthodes consi- dérées jusqu'ici comme orthodoxes et que l'on peut mentionner comme suit,
Comme l'éorou ne tourne pas sous charge pendant le serrure, le risqua d'endommager les filets est réduit et l'on ne doit pas vaincre de frottement entre ceux-ci.
Avec des écrous et des boulons de grande dimension, il n'est pas nécessaire de recourir à de grosses clés ou à des marteaux pour frapper ceux-ci.
La forme de l'écrou, à l'endroit où la charge doit
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être repercé* aux la jupe réduit les effets de la concentra* tion des tensions aux filets et ceci a pour résultat une meilleure résistance à la fatigue,
La distribution dea efforts dans la masse de caoutchouc est telle que les écrous OU les têtes de boulons s'alignent automatiquement et que les efforts de flexion aux racines des filets, qui représentent un sérieux problème dans la pratique normale, sont réduits.
La tension correcte prédéterminée dans un boulon peut s'obtenir avec une précision supérieure à celle qu'il était possible d'atteindre auparavant,
La pression radiale exercée par les masses de caoutchouc sur los parois intérieures du chenal,lorsqu'il est formé dans les écrous, pousse certain des filets de ceux- ' ci contra les filets du boulon de manière à réaliser un blo- cage automatique...
Le serrage des écrous et des boulons suivant l'invention n'exige pas une grande habilité.
On dispose d'un moyen pour contrôler facilement leserrage d'un boulon quelconque, à n'importe quel moment du service.
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