FR3122461A1 - Assemblage boulonné comprenant une tige filetée et un capuchon d’étanchéité - Google Patents
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Abstract
Assemblage boulonné comprenant une tige filetée et un capuchon d’étanchéité
Cet assemblage boulonné comprend une tige filetée (351) traversant au moins une pièce (31, 33), un écrou (37) vissé sur cette tige filetée et plaqué contre cette pièce et un capuchon d’étanchéité rigide (5) comportant une chambre intérieure (53) dont une partie (533) porte un taraudage (535) vissé sur la tige filetée, une face inférieure (57) dans laquelle est ménagée une gorge circulaire (571) et dans laquelle débouche la chambre intérieure et un joint torique (573) placé dans la gorge circulaire. En position montée du capuchon d’étanchéité sur la tige filetée, l’écrou est situé dans la chambre intérieure du capuchon d’étanchéité et le joint torique est comprimé entre la gorge circulaire et la pièce. Le capuchon d’étanchéité comporte des reliefs de prise en main (51) et le capuchon d’étanchéité est monté sur la tige filetée par serrage manuel, et démonté par desserrage manuel, à l’aide des reliefs de prise en main.
Figure pour l'abrégé : 1
Description
La présente invention concerne un assemblage boulonné comprenant une tige filetée et un capuchon d’étanchéité.
Dans le domaine de la conception mécanique, il est connu d’utiliser des assemblages boulonnés pour assembler plusieurs pièces, par exemple à l’aide d’une vis et d’un écrou plaquant ensemble deux pièces.
Il est également connu de vouloir protéger un tel assemblage boulonné de l’humidité, pour éviter une corrosion des éléments constitutifs de ce montage.
Par exemple, CN108253000A décrit un assemblage boulonné constitué de deux pièces assemblées mécaniquement par un boulon spécifique. Ce boulon spécifique comprend une tige, dont les extrémités supérieures et inférieures portent respectivement un filetage supérieur et un filetage inférieur, et une butée disposée entre les deux extrémités de la tige. Les deux pièces assemblées correspondent à une pièce supérieure qui comprend un trou traversant et une pièce inférieure qui comprend un trou borgne taraudé placé dans la continuité du trou de la pièce supérieure. Le filetage inférieur est vissé dans le taraudage de la pièce inférieure et permet de serrer ensemble les deux pièces de l’assemblage par collaboration avec la butée, et la butée comprend une empreinte de serrage compatible avec l’utilisation d’un outil, permettant de générer un bras de levier pour le serrage de l’assemblage. L’extrémité supérieure du boulon est destinée à la fixation d’un dispositif anticorrosion, qui prend la forme d’un capuchon. Ce capuchon est vissé sur le filetage supérieur à l’aide d’un outil s’adaptant à la forme extérieure du capuchon, qui est par exemple hexagonale. Un joint est placé à la base du capuchon et ce joint est comprimé entre le capuchon et la pièce supérieure de l’assemblage boulonné lorsque le capuchon est vissé sur le filetage supérieur.
Cet assemblage boulonné présente l’inconvénient d’être spécifique, c’est-à-dire que le boulon utilisé n’est pas une pièce standard. Cet assemblage boulonné n’est donc pas utilisable dans d’autres configurations d’assemblages mécaniques, par exemple lorsque de la boulonnerie standard doit être utilisée. De plus, le dispositif anticorrosion de cet assemblage boulonné ne peut être installé qu’à l’aide d’un outil, ce qui est peu pratique et complexifie les opérations d’installation. Ainsi, il ne permet pas de contrôle aisé de la présence ou de l’absence d’humidité dans l’assemblage mécanique.
C’est à ces inconvénients qu’entend plus particulièrement remédier l’invention en proposant un assemblage boulonné comprenant un capuchon d’étanchéité utilisable pour de nombreuses configurations d’assemblages mécaniques et qui est installé à la main.
À cet effet, l’invention concerne un assemblage boulonné comprenant une tige filetée traversant au moins une pièce par un trou traversant ménagé dans cette pièce, un écrou vissé sur cette tige filetée et plaqué contre cette pièce, éventuellement une rondelle placée entre la pièce et l’écrou, et un capuchon d’étanchéité rigide comportant une chambre intérieure dont une partie porte un taraudage configuré pour être vissé sur la tige filetée, une face inférieure dans laquelle est ménagée une gorge circulaire et dans laquelle débouche la chambre intérieure et un joint torique placé dans la gorge circulaire. En outre, en position montée du capuchon d’étanchéité sur la tige filetée, l’écrou et éventuellement la rondelle sont situés dans la chambre intérieure du capuchon d’étanchéité et le joint torique est comprimé entre la gorge circulaire du capuchon d’étanchéité et la pièce. Selon l’invention, le capuchon d’étanchéité comporte, sur sa surface extérieure, des reliefs de prise en main. De plus, le capuchon d’étanchéité est configuré pour être monté sur la tige filetée par serrage manuel du taraudage sur la tige filetée à l’aide des reliefs de prise en main, et pour être démonté de la tige filetée par desserrage manuel du taraudage de la tige filetée à l’aide des reliefs de prise en main.
Grâce à l’invention, il est possible d’installer facilement et à la main un capuchon d’étanchéité sur tout type d’assemblage boulonné comprenant une tige filetée.
Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l’invention, cet assemblage boulonné peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toutes combinaisons techniquement admissibles :
- Les reliefs de prise en main du capuchon d’étanchéité sont des évidements.
- Les reliefs de prise en main du capuchon d’étanchéité sont des ailettes.
- Le capuchon d’étanchéité est en matériau polymère rigide, de préférence en matériau transparent, par exemple en polycarbonate.
- Le capuchon d’étanchéité est fabriqué par impression 3D.
- La chambre intérieure du capuchon d’étanchéité débouche sur une face supérieure du capuchon, l’assemblage boulonné comporte un bouchon comprenant une tête et une tige filetée et le bouchon est monté dans le capuchon d’étanchéité par vissage de la tige filetée dans le taraudage du capuchon d’étanchéité.
- La face supérieure du capuchon d’étanchéité comporte une gorge circulaire, un joint torique est placé dans la gorge circulaire de la face supérieure du capuchon d’étanchéité et, en position vissée du bouchon dans le capuchon d’étanchéité, le joint torique est comprimé entre la gorge circulaire de la face supérieure du capuchon d’étanchéité et la tête du bouchon.
- Le bouchon est démontable par dévissage de la tige filetée du taraudage du capuchon d’étanchéité.
- Le bouchon est en matériau polymère rigide, de préférence en acrylonitrile butadiène styrène.
- Le bouchon est fabriqué par impression 3D.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un assemblage boulonné comprenant un capuchon d’étanchéité donné uniquement à titre d’exemple et fait en référence aux dessins annexés dans lesquels :
Un assemblage boulonné 1 est représenté en coupe à la et en perspective à la . Il est constitué d’un montage mécanique 3, d’un capuchon d’étanchéité 5 et d’un bouchon 7.
Le montage mécanique 3 comprend une pièce supérieure 31, une pièce inférieure 33, une vis 35, un écrou 37, ici hexagonal, et une rondelle 39.
La pièce supérieure 31 a une face extérieure 31A et une face intérieure 31B, et la pièce inférieure 33 a une face extérieure 33A et une face intérieure 33B. Les faces 31B et 33B sont situées à l’intérieur de la structure en sandwich formée des pièces 31 et 33. La face extérieure 31A est plane.
On définit un axe longitudinal X et un axe transversal Y comme deux axes formant ensemble un plan parallèle à la face extérieure 31A. On définit un axe de profondeur Z comme le troisième axe d’un repère orthogonal comprenant les axes X et Y. L’axe Z est perpendiculaire à la face 31A.
Les faces intérieures 31B et 33B sont en contact plan sur plan et maintenues à l’aide d’une vis 35, dont la tête 353 appuie sur la face 33A, et d’un écrou 37 serré sur la tige filetée 351 de la vis 35 et en appui sur la rondelle 39, elle-même en appui sur la face 31A. Ainsi, les deux pièces 31 et 33 sont maintenues en position par la pression générée par le serrage de l’écrou 37 sur la tige filetée 351 de la vis 35. En variante, la vis 35 peut être remplacée par une tige filetée et un écrou supplémentaire est vissé sur cette tige filetée et vient en appui sur la face 33A de la pièce inférieure 33.
La tige filetée 351 de la vis 35 définit un axe principal Z351 qui est parallèle à l’axe Z. Les pièces 31 et 33 comprennent chacune un trou traversant, respectivement 311 et 331. En configuration montée du montage mécanique 3, les trous traversant 311 et 331 sont alignés le long de l’axe principal Z351. La tige filetée 351 traverse les pièces 31 et 33 par ces deux trous traversant 311 et 331 et se prolonge en-dehors de ces pièces selon l’axe Z351, au-delà de la face 31A, sur une hauteur H351.
Le capuchon d’étanchéité 5 est centré sur un axe A5, qui est confondu avec l’axe Z351 en configuration montée de l’assemblage 1.
Le capuchon d’étanchéité 5 comprend des reliefs de prise en main 51 qui sont ménagés en creux dans la surface extérieure 5A du capuchon. Dans cet exemple, ces reliefs sont des évidements et sont au nombre de 4, régulièrement répartis autour de l’axe A5. Le capuchon définit une chambre intérieure 53, qui s’étend de la face supérieure 55 du capuchon vers la face inférieure 57 du capuchon.
La surface extérieure 5A du capuchon 5 est un tronc de cône qui converge vers l’axe A5 en allant de la face inférieure 57 à la face supérieure 55. Mis à part les reliefs de prise en main 51, le capuchon 5 est à symétrie de révolution autour de l’axe A5.
La chambre intérieure 53 correspond à tout l’espace intérieur du capuchon d’étanchéité s’étendant de la face supérieure 55 à la face inférieure 57 et comprend une cavité basse 531, qui débouche sur la face inférieure 57, et une cavité haute 533, qui débouche sur la face supérieure 55. La cavité basse 531 a la forme d’un volume de révolution engendré par la rotation autour de l’axe A5 d’un polygone porté par le plan formé par les axes X et Z. La cavité haute 533 a la forme d’un cylindre à base circulaire droit s’étendant selon l’axe A5 et porte un taraudage 535.
La face supérieure 55 du capuchon d’étanchéité 5 comporte une gorge circulaire 551 dans laquelle est installé un joint torique 553.
La face inférieure 57 du capuchon d’étanchéité comporte une gorge circulaire 571 dans laquelle est installé un joint torique 573.
On définit une hauteur H5 du capuchon 5 comme une hauteur mesurée selon l’axe A5 entre la face supérieure 55 et la face inférieure 57.
Le taraudage 535 de la cavité haute 533 du capuchon 5 est configuré pour permettre son vissage sur la tige filetée 351 de la vis 35. Ainsi, le capuchon 5 peut être vissé sur la vis 35. Ce vissage s’effectue manuellement, à l’aide des reliefs de prise en main 51 du capuchon. De plus, le capuchon 5 peut être dévissé de la vis 35 manuellement, à l’aide des mêmes reliefs de prise en main.
En position montée du capuchon d’étanchéité sur la vis 35, la face inférieure 57 est en contact avec la face extérieure 31A de la pièce 31. Dans cette position, l’écrou 37 et la rondelle 39 sont situés à l’intérieur de la cavité basse 531. La cavité basse 531 est configurée pour ne pas interférer avec l’écrou 37 et la rondelle 39 lorsque le capuchon 5 est vissé sur la tige filetée 351, c’est-à-dire en configuration montée de l’assemblage 1. De plus, dans cette configuration, le joint torique 573 est comprimé entre la gorge circulaire 571 et la face 31A.
Le bouchon 7 comporte une tige filetée 71, d’une hauteur H71, et une tête 73.
Le bouchon 7 est centré sur un axe A7, qui est confondu avec l’axe Z351 en configuration montée de l’assemblage 1. Le bouchon est à symétrie de révolution autour de l’axe A7.
La tige filetée 71 est configurée pour se visser dans le taraudage 535 de la cavité haute 533 du capuchon d’étanchéité 5. Ainsi, le bouchon 7 peut être vissé dans le capuchon d’étanchéité 5 et démonté par dévissage de la tige filetée 71, de préférence sans outils.
En position montée du bouchon 7 dans le capuchon d’étanchéité 5, la tête 73 est en contact avec la face supérieure 55 du capuchon. De plus, dans cette position, le joint torique 553 est comprimé entre la gorge circulaire 551 et la tête 73.
La compression des joints toriques 553 et 573 garantit la séparation entre l’intérieur et l’extérieur du capuchon 5 et garantit ainsi l’étanchéité de la chambre intérieure 53.
Le capuchon d’étanchéité est configuré pour que la hauteur H5 soit supérieure aux hauteurs H351 et H71 cumulées. Cela permet de visser le bouchon 7 sur le capuchon 5 lorsque le capuchon est monté sur la vis 35 sans que la tige filetée 71 n’interfère avec la tige filetée 351. Cela permet, de plus, de pouvoir installer le capuchon 5 sur des vis 35 de hauteur H351 différente.
Les dimensions du capuchon d’étanchéité 5 et du bouchon 7 sont définies en fonction des dimensions du montage mécanique 3. Par exemple, la hauteur H5 du capuchon d’étanchéité est comprise entre 105% et 200% de la hauteur H351, de préférence égale à 125% de la hauteur H351. De même, la hauteur H71 de la tige filetée 71 du bouchon 7 est comprise entre 5% et 50% de la hauteur H351, de préférence égale à 20% de la hauteur H351.
Le montage mécanique 3 définit trois liaisons, à savoir :
- une liaison L1, qui correspond à la liaison entre la tige filetée 351 et l’écrou 37,
- une liaison L2, qui correspond à la liaison entre l’écrou 37 et la rondelle 39, et
- une liaison L3, qui correspond à la liaison entre la rondelle 39 et la pièce supérieure 31.
Ces trois liaisons L1, L2 et L3 sont des zones à protéger de l’humidité. En effet, une pénétration d’humidité dans ces liaisons pourrait conduire à une dégradation du montage mécanique 3, par exemple une détérioration du matériau des pièces de ce montage, par exemple causée par de la rouille si ce matériau est un acier. Une telle détérioration pourrait par exemple conduire l’écrou 37 à se desserrer et ainsi à ne plus maintenir les pièces 31 et 33 en position ou, au contraire, induire un blocage irréversible de l’écrou 37 sur la tige filetée 351.
Le montage du capuchon 5 et du bouchon 7 sur le montage mécanique 3 permet de protéger les liaisons L1, L2 et L3 de l’humidité. Cette protection est permise car les liaisons L1, L2 et L3 se situent dans la chambre 53 du capuchon 5, qui contient de l’air emprisonnée lors du montage du capuchon 5 et du bouchon 7 sur le montage mécanique 3. En effet, lors de ce montage, la compression des joints toriques 553 et 573 empêche toute circulation d’air de l’extérieur vers la chambre intérieure 53, qui est alors hermétique. Ainsi, le niveau d’humidité de l’air emprisonné dans la chambre intérieure 53 est constant et ne peut pas augmenter, ce qui protège les liaisons L1, L2 et L3 d’une éventuelle augmentation de l’humidité de l’air extérieur.
De manière plus générale, les liaisons L1, L2 et L3 sont protégées par le capuchon d’étanchéité 5 des conditions présentes à l’extérieur de ce capuchon.
En outre, après montage du capuchon 5 sur le montage mécanique 3, et avant vissage du bouchon 7 dans le capuchon 5, il est possible d’apposer une marque continue entre le taraudage 535 de la cavité haute 533 du capuchon et l’extrémité supérieure 355 de la tige filetée 351, par exemple un trait de marqueur. Cette marque continue permet de repérer l’orientation du capuchon par rapport à la vis 35.
Ainsi, il est possible, à tout moment, de dévisser le bouchon 7 du capuchon 5 pour contrôler la continuité de cette marque entre le taraudage 535 et la tige filetée 351.
Le fait de constater une interruption de cette marque permet de conclure que le capuchon 5 a subi une rotation par rapport à la vis 35, c’est-à-dire qu’il a été dévissé, par exemple sous l’effet de vibrations. Ce contrôle indique alors une rupture potentielle de l’étanchéité de la chambre intérieure 53 et une arrivée potentielle d’humidité sur les liaisons L1, L2 et L3, car la compression du joint 573 n’est plus assurée si le capuchon 5 est dévissé. Ainsi, lorsqu’une telle interruption de cette marque est constatée, une opération de maintenance peut être prévue pour démonter le capuchon d’étanchéité 5, contrôler l’état des liaisons L1, L2 et L3, remplacer si nécessaire des pièces dégradées, puis remonter le capuchon.
Au contraire, le fait de constater que la marque est continue entre le taraudage 535 et la tige filetée 351 est un signe que le capuchon 5 est resté fixe par rapport à la vis 35 et donc que la chambre intérieure 53 est étanche.
Il est connu d’apposer sur la boulonnerie une marque continue pour permettre le contrôle visuel de son serrage, mais une telle marque peut présenter l’inconvénient d’être exposée à l’environnement extérieur, et ainsi de s’effacer, par exemple sous l’effet d’un produit chimique projeté sur la marque.
Dans le cas de l’assemblage boulonné 1, un tel inconvénient est supprimé par le fait que la marque est apposée à l’intérieur du capuchon d’étanchéité 5, plus précisément à l’intérieur de la cavité haute 533, et qu’elle est donc protégée de l’extérieur, notamment par le bouchon 7.
De plus, le démontage du bouchon 7 permet également de contrôler visuellement la présence d’humidité sur la tige filetée 351. Cela peut s’avérer pratique, notamment si le capuchon d’étanchéité 5 est difficilement démontable, par exemple dans un environnement peu accessible.
Le capuchon 5 et le bouchon 7 sont en matériau polymère rigide, de préférence en acrylonitrile butadiène styrène, dit ABS. Ces pièces sont fabriquées par injection ou par impression 3D. Par « impression 3D », on désigne un procédé de fabrication additive par ajout ou agglomération de matière, par empilement de couches successives. L’utilisation d’un matériau rigide facilite le vissage à la main du capuchon 5 et du bouchon 7 et la compression des joints toriques 573 et 553.
Les joints toriques 573 et 553 sont en matériau polymère, de préférence en EPDM.
En variante non-représentée de l’invention, le capuchon 5 est en matériau polymère rigide transparent, par exemple en polycarbonate. L’utilisation d’un tel matériau permet le contrôle du montage mécanique 3, et plus précisément des liaisons L1, L2 et L3, sans nécessiter le démontage du capuchon 5.
En variante non-représentée de l’invention, la face supérieure 55 du capuchon d’étanchéité 5 ne comprend pas d’ouverture. Dans une telle variante, le bouchon 7 n’est pas utilisé et la chambre intérieure 53 ne comprend qu’une seule ouverture, au niveau de la face inférieure 57 du capuchon.
En variante non-représentée de l’invention, les reliefs de prise en main 51 sont des ailettes qui s’étendent à partir de la surface extérieure 5A du capuchon en s’éloignant de cette surface. D’autres géométries et d’autres nombres sont envisageables pour les reliefs de prise en main 51.
L’utilisation de la rondelle 39 est facultative, mais permet d’améliorer les caractéristiques mécaniques du montage 3. L’écrou 37 peut venir en appui directement contre la surface 31A.
L’invention est représentée sur les figures dans le cas où les pièces 31 et 33 sont des plaques planes. En variante, ces pièces peuvent avoir une géométrie différente.
Les modes de réalisation et les variantes envisagées ci-dessus peuvent être combinés pour générer de nouveaux modes de réalisation dans l’invention.
Claims (10)
- Assemblage boulonné (1) comprenant une tige filetée (351) traversant au moins une pièce (31, 33) par un trou traversant (311, 331) ménagé dans cette pièce, un écrou (37) vissé sur cette tige filetée et plaqué contre cette pièce, éventuellement une rondelle (39) placée entre la pièce et l’écrou, et un capuchon d’étanchéité rigide (5) comportant :
- une chambre intérieure (53) dont une partie (533) porte un taraudage (535) configuré pour être vissé sur la tige filetée (351),
- une face inférieure (57) dans laquelle est ménagée une gorge circulaire (571) et dans laquelle débouche la chambre intérieure,
- un joint torique (573) placé dans la gorge circulaire (571),
caractérisé en ce que le capuchon d’étanchéité (5) comporte, sur sa surface extérieure (5A), des reliefs de prise en main (51) et en ce que le capuchon d’étanchéité (5) est configuré pour être monté sur la tige filetée (351) par serrage manuel du taraudage (535) sur la tige filetée (351) à l’aide des reliefs de prise en main (51), et pour être démonté de la tige filetée (351) par desserrage manuel du taraudage de la tige filetée à l’aide des reliefs de prise en main. - Assemblage boulonné (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les reliefs de prise en main (51) du capuchon d’étanchéité (5) sont des évidements.
- Assemblage boulonné (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les reliefs de prise en main (51) du capuchon d’étanchéité (5) sont des ailettes.
- Assemblage boulonné (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capuchon d’étanchéité (5) est en matériau polymère rigide, de préférence en matériau transparent, par exemple en polycarbonate.
- Assemblage boulonné (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capuchon d’étanchéité (5) est fabriqué par impression 3D.
- Assemblage boulonné (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- la chambre intérieure (53) du capuchon d’étanchéité (5) débouche sur une face supérieure (55) du capuchon ;
- l’assemblage boulonné (1) comporte un bouchon (7) comprenant une tête (73) et une tige filetée (71) ; et
- le bouchon (7) est monté dans le capuchon d’étanchéité (5) par vissage de la tige filetée (71) dans le taraudage (535) du capuchon d’étanchéité.
- Assemblage boulonné (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que :
- la face supérieure (55) du capuchon d’étanchéité (5) comporte une gorge circulaire (551) ;
- un joint torique (553) est placé dans la gorge circulaire de la face supérieure du capuchon d’étanchéité ; et
- en position vissée du bouchon (7) dans le capuchon d’étanchéité, le joint torique (553) est comprimé entre la gorge circulaire (551) de la face supérieure du capuchon d’étanchéité et la tête (73) du bouchon (7).
- Assemblage boulonné (1) selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le bouchon (7) est démontable par dévissage de la tige filetée (71) du taraudage (535) du capuchon d’étanchéité (5).
- Assemblage boulonné (1) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le bouchon (7) est en matériau polymère rigide, de préférence en acrylonitrile butadiène styrène.
- Assemblage boulonné (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bouchon (7) est fabriqué par impression 3D.
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2021
- 2021-04-30 FR FR2104536A patent/FR3122461B1/fr active Active
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