CA1070354A

CA1070354A - Dispositif pour le raccordement de tubes de faible section au droit d'un joint universel

Info

Publication number: CA1070354A
Application number: CA294,890A
Authority: CA
Inventors: Jacques De Saint-Palais
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1980-01-22
Also published as: ZA78233B; IE46138B1; NO148344C; FR2377570B1; GB1567423A; BR7800217A; FR2377570A1; AU512903B2; IE780067L; AU3238578A; NO148344B; DE2801420A1; MX4468E; JPS5390016A; US4165108A; NO780135L

Abstract

L'invention a trait à un dispositif pour le raccordement de tubes de faible section au droit d'un joint universol constitué par un anneau portant quatre tourillons d'axes orthogonaux deux à deux. Un tel dispositif de raccordement comporte deux ensembles comprenant chacun un nombre égal d'au moins un élément de tube élastique ayant la forme d'une spirale plane, dit élément spiral, respectivement centrés sur les axes de deux tourillons d'axe orthogonaux, chaque élément spiral ayant une extrémité intérieure aboutissant a l'orifice d'un conduit ménagé dans le tourillon correspondant, lesdits conduits étant connectés par le moyen d'un conduit solidaire de l'anneau. Un tel dispositif est particulierement approprié pour relier un tube lié à une structure marine au tube correspondant lié à l'embase de la structure marine.

Description

~ 7(~3~
La présente invention concerne un dispositif pour le raccordement de tubes de faible section au droit d'un joint universel. ,-Le moyen habituel pour effectuer un tel raccordement indispensable pour le passage de nombreux circuits de télé- ~
commande hydraulique, consiste à utiliser des éléments de tubes ~ -souples en matière plastique, notamment élas-tomères éventuelle~
ment pourvus d'une armature métallique.

Lesdits éléments de tubes souples sont reliés par des raccords de modeles connus en soi, d'une~part à l'extrémité

inférieure d'un tube lié à la structure marine et d'autre part ~;
a l'extrémité supérieure du tube correspondant lié à l'embase.
Pour des raisons de commodité de mise en place les éléments de tubes flexibles sont choisis d'une longueur très supérieure a la distance maximale mesurée entre les extrémités des tubes à raccorder, ce qui au moment de l'installation permet d'écarter lesdits éléments de tubes flexibles des abords immédiats du joint universel.
Lorsque l'installation de la structure marine est achevée, l'ensemble des éléments de tubes flexibles s'affaisse géné~ralement sur l'embase et à partir de ce moment le risque de tronçonnement des éléments de tubes souples devient apparent.
Un tel tronçonnement peut être causé par le choc d'une pièce ^
métallique sur l'embasel soit à la suite de la chute accidentelle d'une pièce, soit au cours des manipulations de pièces métalliques~
que les plongeurs ou un sous-marin peuvent entreprendre à
diff~rentes ~poques de l'exploitation.
~ .
La présente invention permet de pallier ces inconvé- ;

nients en utilisant, pour le raccordement des tubes au droit :, . : i d'un joint universel, un dispositif ne comportant de façon apparente que des éléments de tubes d'acier disposés en enroule~
ments autour des tourillons, ces tubes offrant toutes les ;,, ~

35~ ~

garanties de résistance et de longévité de l'acier et se trouvant dans une situation protégée par rapport aux chutes de pièces métalliques.
Un joint universel reliant entre eux un premier composant avec un second composant dlune structure marine arti culée, est constitué par un corps solide dit noyau portant quatre tourillons extérieures dont les axes sont orientés -. ~.
suivant quatre directions radiales et orthogonales deux à deux, deux tourillons oppo.sés reposant par des zones de contact sur des portées solidaires d'un premier composant de la structure ~;
marine, les deux autres tourillons opposés reposant par des .... .
zones de contact sur des portées solidaires du second composant de ladite structure marine.
Un dispositif, selon l'invention, pour le raccordement de deux tubes de faible section au droit d'un joint universel reliant entre eux un premier composant avec un second composant d'une structure marine articulée, est caractérisé en ce qu'il comporte deux ensembles comprenant chacun un nombre égal d'au ~ , moins un élément de tube en matériau élastique ayant la forme `
d'une sp1rale plane, dit élément spiral, respectivement centrés `~
sur les axes de deux tourillons orthogonaux, chaque élément spiral ayant diune part une extrémité intérieure aboutissant à `
l'orifice d'un conduit ménagé dans le tourillon correspondant, lesdits conduits étant connectés par le moyen d'un conduit -~
.
solidaire du noyau,~ et d'autre paxt une extrémité extérieure ^
i connectée au tube lié au premier composant pour l'un, au tube~
lié au second composant pour l'autre.
Dans certaines réalisations l'orifice du conduit ~ `~

auquel aboutit l'extrémité intérieure de chaque élément spiral : ., se trouve situé sur un tourillon entre une zone dudit tourilLon en contact avec une portée et le noyau, dans d'autres réalisa-tions l'orifice du conduit auquel aboutit l'extrémité intérieure

2 ~

~ .~ . . . . .

3S9~

de chaque élément spiral se trouve sur le tourillon hors des zones dudit tourillon en contact avec les portées et hors de la zone comprise entre lesdites zones en contact avec les portées. .
Dans diverses réalisations, afin d'assurer la meilleure protection des éléments spirals et pour assurer un démontage ~ ~
facile, chaque élément spiral est logé dans un espace annulaire ~: :
délimité par le contour extérieur d'un prolongement cylindrique ; : -du tourillon, par un flasque comportant une partie annulaire plane, limitée par un contour circulaire extérieur et un contour circulaire intérieur de diamètre peu supérieur au diamètre extérieur du prolongement cylindrique du tourillon et une partie cylindrique fixée par une extrémité au contour circulaire - ~
extérieur de ladite partie annulaire plane, ladite partie :;. ;
cylindrique comportant un percement pour le passage de l'extré~
mité extérieure de l'élément spiral et enfin par le flasque :~
suivant, lesdits flasques étant solidaires du même composant . de la structure marine articulée, pour un même ensemble de .. .
'; flasques.

; 20 Dans une réalisation préférée, les espaces annulaires dans lesquels sont logés les éléments spirals sont communicants - .`
et constituent un espace intérieur, rempli d'une huile minérale et isolé du milieu marin extérieur par une enveloppe constituée ~ .
par le prolongement cylindrique du tourillon, une première plaque .~
- ; ~
d'extrémité solidaire du premier flasque, les contours intérieurs des parties cylindriques de chacun des flasques suivants et une ^
seconde plaque dlextr~mité, cette seconde plaque ~tant perc~e d'un orifice pour la communication de l'espace intérieur avec `~ ~ :
un moyen d'équilibrage de la pression de l'espace intérieur .
avec la pression de l'espace marin extérieur, d'un orifice pour la communication de l'espace intérieur avec une soupape de .
:~ sûreté et d'au moins un orifice pour la connexion avec les

- 3 ~

~7~)3~4 moyens de remplissage et de vidange.

Dans différentes réalisations les conduits solidaires ;.. ~,: '' du noyau, connectant des conduits ménagés dans les tourillons ~ ;
orthogonaux, sont percés dans la masse du noyau, ou fixés dans des rainures creusées dans le noyau.
Lorsque l'on doit réserver la possibilité de placer au moins un conduit axial à travers le joint dit joint universel, le corps solide ou noyau dudit joint universel est constitué par un anneau circulaire. `~-L'invention sera mieux comprise dans la description donnée, à titre non limitatif, des figures suivantes : -~
~g~ 1 : Schéma d'un dispositif de raccordement Fig. 2 : Elément spiral --.
: :
Fig. 3 : Schéma d'un dispositif de raccordement avec moyens de protections ~ -~g _~ : Section droite du dispositif suivant la fig. 3 Fiq. 5 : Section d'un anneau de joint universel ;~

Fiq. 6 ~ Vue d'un flasque de protection La figure l montre schématiquement un joint universel 20~ I comportant un noyau ayant la forme d'un anneau 2 admettant un . ., ,~ .
axe de symétrie ZZ', ledit axe de symétrie étant, dans le cas illustra par la figure, un axe de révolution. L'anneau 2, porte sur sa périphérie quatre tourillons extérieurs 3,4,5 et 6 dont `~
les axes x, y, x', y', sont orientés suivant quatre directions radiales et orthogonales deux à deux, l'axe yy' étant orthogonal à l'axe xx'. Deux tourillons opposés 5 et 3 ont leurs portées~
7 et 8 reliées à une structure marine, non figurae, par le moyen de deux supports 9 et 10, Les deux autres tourillons opposés 4 et 6 ont leurs portées 11 et 12 reliées a une embase, :
non figurée, par le moyen de deux supports 13 et 140 Au travers de l'anneau 2 passent une conduite axiale , 15 et éventuellement une ou plusieurs conduites en acier,

- 4 - ~ ~
~ .

~, .

.: . .. , .. , .. ; . . . . .. . . . .

~L~7035~
excentrées, 16, 17, 18/ telles que celles décrites dans la demande de brevet fran~ais N 75 11505 du 14 Avrll 1975 de la demanderesse.
Un tube 19, lié au support, non représenté, d'une structure marine, est raccordé a un tube 20 lié à une embase, non représentée, au moyen de deux éléments de tube d'acier ayant la forme d'une spirale plane, dite élément spiral 21 et 22.
L'élément spiral 21 est centré sur l'axe du tourillon : : :
10 5 et disposé entre le support 9 et l'anneau 2, au droit d'une zone annulaire o~ le tourillon 5 n'est pas recouvert par la ; ;-portée 7. Une telle zone découverte a été située sur le tourillon entre la zone dudit tourillon en contact avec la portée et ` .
l'anneau, parce que cette zone est mieux protégée que les zones : extérieures situées au delà des portées et qu'ainsi on peut ~:
dans cette position protégée laisser l'élément spiral sans coffrage de protection.
L'élément splral 22 est centré sur l'axe du tourillon 6 et disposé entre le flasque 14 et l'anneau 2, au droit d'une : 20 zone où le tourillon 6 est découvert, cette solution étant ~:
préférée pour la même raison que pour l'élément spiral 21. .
L'élément spiral 21 comporte une extrémité extérieure :23 connectée au tube 19 au moyen d'un raccord 24 d'un modèle aonnu en soi, et une extrémité-intérieure 25 aboutissant à
l'orifice d'un conduit 26 aménagé dans le tourillon 5.
L'élément spiral 22 comporte une extrémité extérieure -27 connect~e au tube 20 au moyen d'un raccord 28 d'un modble ~ ::
connu en soi, et une extrémité intérieure 29 aboutissant à . -:
l'orifice d'un conduit 30 aménagé dans le tourillon 6.
Les conduits 26 dans le tourillon 5 et 30 dans le tourillon 6 sont connectés par le moyen d'un conduit 31 solidaire de l'anneau 2 entre les zones d'implantation des deux tourillons

- 5 - :

~7(:~35~
5 et 6 sur l'anneau. Le conduit 31 peut être ménagé dans la masse de l'anneau 2, il peut être fixée sur le contour extérieur de l'anneau, on préfère pour des raisons de sécurité le fixer dans une rainure creusée dans le contour extérieur. La figure 2 donne une vue d'un élément spiral tel que 21 où l'on retrouve ~' l'extrémité extérieure 23 portant le raccord 24 et l'extrémité ~ ;
intérieure 25~
Les éléments spirals tels que représentés a llaide de la figure 2 offrent un encombrement latéral égal au diamètre extérieur du tube d'acier utilisé, la mesure de ce diametre est généralement comprise entre 6 et 25 millimètres~- Il est possible d'installer sur le même tourillon plusieurs éléments ~ ~;
spirals maintenus côte à côte. Il est possible de disposer autour de chaque ensemble d'élément spirals un coffret de protection, non représenté.
Comme il reste possible de procéder à une installation similaire sur les deux tourillons 3 et 4, on a les moyens, l'aide de dispositifs tels qu'ils viennent d'être décrits, d'assurer le raccordement de nombreux tubes de faible section au droit d'un joint universel dans d'excellentes conditions de sécurité et de mano~uvrabilité.
-Les figures 3, 4, 5 et 6 montrent comment un dispositifde raccordement de tubes de faible section au droit d'un joint ~ "5'~
universel peut être réalisé en-disposant sur le tourillon -l'orifice du conduit auquel aboutit l'extrémité intérieure de chaque élément spiral, hors des zones dudit tourillon en contact avec les portées et de la zone comprise entre lesdites zones en contact avec les portées.
Sur les figure 3 représéntant un dispositif de raccordement avec moyens de protection, chaque élément spiral 21 est logé dans un espace annulaire 32. Chaque espace 32 est délimité par le contour extérieur du prolongement cylindrique

- 6 -,, , . ,, : , ~

., , :

~ 7~3si~ ~ ~

5' du tourillon 5, ensuite par un flasque 34 comportant une partie annulaire plane 35, limitée par un contour circulaire extérieur 36 et un contour circulaire intérieur 37 de diamètre 38 peu supérieur au diamètre extérieur 39 du prolongement cylindrique 5' du tourillon 5, et une partie cylindrique 40 fixée par une extrémité au contour circulaire extérieur 36 ;
de ladite partie annulaire plane 35, et enfin par la surface annulaire externe 42a de la partie annulaire plane 35a du flasque suivant 34a.
Ledit flasque 34 est solidaire d'un des deux composants de la s-tructure marine articulée, représentée par le support 9.
La partie cylindrique 40 du flasque 3~ comporte un percement 41 pour le passage de l'extrémité 23 de l'élément spiral 21.
L'extrémité extérieure 23 de l'élément spiral 21, est connectée hors de l'espace 32 au tube 19 au moyen d'un raccord 43 d'un modèle connu en so~
Les flasques tels que 34 sont solidaires du support de structure marine 9 à la fois par le moyen de tirants 44 et de boulons 45, 46 réunissant les flasques d'extrémité 34' et 34" et d'un ergot 47 d'entraînement, ou par tout autre moyen.
Le prolongement 5' du tourillon S peut atre constitué
par une prolongation simple du tourillon cylindrique plein dans lequel les conduits tels que 26, précédemment décrit, devront être usinés. Le même prolongement 5' du tourillon 5, comme il a été représenté sur la figure 3, est constitué par un cylindre creux se terminant vers le tourillon par une plaque 58 compor~
tant autant de percements que l'on prévoit d'installer de `~
raccordements pour tubes de faible section. La plaque 5" est `
un élément d'un multiconnecteur hydraulique à verrouillage ~

mécanique ou hydraulique, connu en soi. ~ ;

Le cylindre creux 5', à l'opposé de la plaque 5"
est hermétiquement fermé par une plaque 5"' boulonnée par le

- 7 -- . :. . :. . , . ~, . : , ,, .:: , ~7~35~

cylindre 5', ainsi se trouve délimité un espace in-térieur . -cylindrique 5 La figure 4 constitue une section d'un espace annulaire montrant la section de la partie cylindrique 40 du flasque 34, partie cylindrique comportant le percement 41 pour :
le passage de l'extrémité extérieure 23 de llélément spiral 21. `~
La figure 4 montre le contour circulaire intérieur 37 de la parti.e annulaire plane 35 du flasque 34, dont le diamètre 38 est peu supérieur au diamè-tre extérieur 39 du prolongement ;~
cylindrique du tourillon 5. ::
~ .
L'extrémité intérieure 25 de l'élément spiral 21 est reliée à un orifice 26' sur le prolongement 5' du tourillon 5 au moyen d'un raccord 48 et de là à un conduit 26 qui, pénétrant `.. :
radialement dans l'espace intérieur 5 IV du prolongement 5', prend ensuite une directi.on parallèle à l'axe de 5' pour aboutir à un multiconnecteur hydraulique 4:9 d'un modèle connu en soi.
On remarque la communication entre eux des espaces annulaires 32 et leur isolement de l'extérieur par des joints d'étanchéité 50 et 51. :~ ~
Sur le flasque d'extrémité 34" sont réalisés deux ~ :
percements pour la mise en place respectivement d'un échangeur.~
., ~ 52 à membrane séparant l'huile qui occupe les espaces 32 et `:
: l'eau extérieure pour l'équilibrage de la pression et d'une soupape de sûreté 53 qui met les espaces 32 en communication avec l'eau extérieure en cas de fuite sur un circuit hydraulique ~ ~-21. Ce bain dihuile sert à proteger les spirales de la corrosion.~
~; .
La figure 5 montre l'implantation des conduits aménagés dans la masse de l'anneau 2 et des tourillons 3, 4, 5 et 6. Ces conduits sont tels que celui reliant les spirales planes 21 et 22, au moyen des pércements 26 dans le tourillon 5, 31 dans `~

l'anneau 2 et 30 dans le tourillon 6.
La figure 6 donne une vue perspective d'un flasque ,, ~o~35~

: :;
34 où l'on retrouve les différentes parties décrites à l'aide des figures 3 et 4, notamment la partie annulaire plane 35 limitée par un contour circulaire extérieur 36 et un contour circulaire intérieur 37 de diamètre 38 et une partie cylindrique ~0 fixée par une extrémité au contour circulaire extérieur 36 de la partie annulaire plane 35. ~ ;
Les dispositions adoptées comme elles ont été décrites à l'aide des figures 3, 4, 5 et 6 permettent de disposer avec la protection suffisante offerte par les flasques, d'un ensemble d'éléments tels que 21 entièrement démontables, ce qui facilite ~
considérablement l'entretien et les réparations éventuelles. ~;
De tels dispositifs pour le raccordement de tubes de ~ ;~
faible section au droit d'un joint universel peuvent être .~.~ .
utilisés dans le cas d'un joint universel reliant entre eux deux éléments d'une colonne articulée, notamment un support de structure marine et une embase, mais aussi dans le cas d'un joint universel reliant deux éléments de colonne entre eux et -~
plus généralement deux éléments de structure marine entre eux ~ :. . . ~
quelles que soient leurs dénominations et leurs positions respectives.

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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Dispositif pour le raccordement de deux tubes de faible section au droit d'un joint universel reliant entre eux un premier composant avec un second composant d'une structure marine articulée, les deux tubes étant respectivement liés au premier et au second composant, ledit joint universel étant constitué par un corps solide dit noyau portant quatre tourillons extérieurs dont les axes sont orientés suivant quatre directions radiales et orthogonales deux à deux, deux tourillons opposés reposant par des zones de contact sur les portées solidaires d'un premier composant de la structure marine, les deux autres tourillons opposés reposant par des zones de contact sur des portées solidaires du second composant de ladite structure marine, caractérisé en ce qu'il comporte deux ensembles compre-nant chacun un nombre égal d'au moins un élément de tube en matériau élastique ayant la forme d'une spirale plane, dit élément spiral, respectivement centrés sur les axes de deux tourillons orthogonaux, chaque élément spiral ayant d'une part une extrémité intérieure aboutissant à l'orifice d'un conduit ménagé dans le tourillon correspondant, lesdits conduits étant connectés par le moyen d'un conduit solidaire du noyau, et d'autre part une extrémité extérieure connectée au tube lié
au premier composant pour l'un, au tube lié au second composant pour l'autre.

2. Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel l'orifice du conduit auquel aboutit l'extrémité intérieure de chaque élément spiral se trouve situé sur un tourillon entre une zone dudit tourillon en contact avec une portée et le noyau.

3. Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel l'orifice du conduit auquel aboutit l'extrémité intérieure de chaque élément spiral se trouve sur le tourillon hors des zones dudit tourillon en contact avec les portées et hors de la zone comprise entre lesdites zones en contact avec les portées.

4. Dispositif suivant la revendication 3 dans lequel chaque élément spiral est logé dans un espace annulaire délimité
par le contour extérieur d'un prolongement cylindrique du tourillon, par un flasque comportant une partie annulaire plane, limitée par un contour circulaire extérieur et un contour circulaire intérieur de diamètre peu supérieur au diamètre extérieur du prolongement cylindrique du tourillon et une partie cylindrique fixée par une extrémité au contour circulaire extérieur de ladite partie annulaire plane, ladite partie cylindrique comportant un percement pour le, passage de l'extrémi-té extérieure de l'élément spiral et enfin par le flasque suivant, lesdits flasques étant solidaires du même composant de la structure marine articulée.

5. Dispositif suivant la revendication 4 dans lequel les espaces annulaires dans lesquels sont logés les éléments spirals sont communicants et constituent un espace intérieur, rempli d'une huile minérale et isolé du milieu marin extérieur par une enveloppe constituée par le prolongement cylindrique du tourillon, une première plaque d'extrémité solidaire du premier flasque, les contours intérieurs des parties cylindri-ques de chacun des flasques suivants et une seconde plaque d'extrémité, cette seconde plaque étant percée d'un orifice pour la communication de l'espace intérieur avec un moyen d'équilibrage de la pression de l'espace intérieur avec la pression de l'espace marin extérieur, d'un orifice pour la communication de l'espace intérieur avec une soupape de sûreté
et d'au moins un orifice pour la connexion avec les moyens de remplissage et de vidange.

6. Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel les conduits solidaires du noyau, connectant des conduits ménagés dans les tourillons orthogonaux correspondants, sont percés dans la masse du noyau.

7. Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel le corps solide ou noyau du joint universel est constitué par un anneau circulaire.