FR2520050A1 - Raccord de tuyauterie, notamment joint de tige de forage, a accouplement et desaccouplement hydrauliques - Google Patents
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Abstract
CE RACCORD SE COMPOSE D'UNE DOUILLE 1 AVEC UNE SURFACE EXTERIEURE TRONCONIQUE ET D'UN MANCHON 3 AVEC UNE SURFACE INTERIEURE TRONCONIQUE. LES SURFACES TRONCONIQUES SE RECOUVRENT LORSQUE LA DOUILLE A ETE EMBOITEE A FOND DANS LE MANCHON. POUR BLOQUER LES DEUXPARTIES DU RACCORD AXIALEMENT L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE, LES SURFACES TRONCONIQUES PRESENTENT DES NERVURES ET DES GORGES ANNULAIRES QUI S'INTERPENETRENT DANS UNE ZONE LIMITEE 7, 8. POUR DEGAGER LES NERVURES DES GORGES AU MOMENT OU LES DEUX PARTIES DU RACCORD DOIVENT ETRE DESACCOUPLEES L'UNE DE L'AUTRE, UN FLUIDE DE PRESSION EST INTRODUIT A TRAVERS UN PERCAGE DU MANCHON 3 ENTRE LES SURFACES TRONCONIQUES. L'ESPACE AINSI REMPLI DE FLUIDE EST ETANCHE AUX EXTREMITES, PENDANT LE DESACCOUPLEMENT, AU MOYEN DE CHANFREINS 13 A 16. PENDANT LE SERVICE DU RACCORD, CES CHANFREINS SONT LEGEREMENT ECARTES L'UN DE L'AUTRE.
Description
La présente invention concerne les raccords de tuyauterie, en particulier
mais pas exclusivement ceux utilisables comme joints entre les tiges d'un train de tiges de forage L'objet -de l'invention est plus précisément un perfectionnement aux raccords de tuyauterie décrits dans le brevet britannique 1573945, les
demandes de brevets britanniques 7844120 et 8201249 qui s'y rat-
tachent et toute demande de brevet qui en revendique la priorité.
Le brevet précité décrit un raccord comprenant une partie tubulaire male ou douille ayant une surface périphérique extérieure tronconique et une partie tubulaire femelle ou manchon ayant une surface périphérique intérieuretronconique qui correspond à la surface extérieure de la douille et la recouvre lorsque les
deux parties du raccord sont accouplées entre elles Lors de l'ac-
couplement, les deux parties sont emboîtées l'une dans l'autre
puis bloquées axialement l'une par rapport à l'autre par l'encastre-
ment mutuel de nervures et de gorges annulaires espacées prévues
sur toute l'étendue axiale des surfaces tronconiques.
Pour les accoupler entre elles, les deux parties du raccord sont d'abord emboîtées l'une dans l'autre jusqu'à ce que des portions au moins aux extrémités des surfaces de recouvrement viennent mutuellement en contact pour établir l'étanchéité La pression d'un fluide est de préférence appliquée ensuite entre les deux parties du raccord pour dilater le manchon et/ou comprimer la douille et exercer en même temps une force axiale sur ces deux parties du raccord pour les rapprocher et produire l'encastrement des nervures dans les gorges Pour désaccoupler les deux parties du raccord, un fluide sous pression est de nouveau introduit entre la douille et le manchon pour dilater ce dernier et/ou comprimer la douille et faire sortir les nervures progressivement des gorges afin que les deux parties puissent ensuite être écartées axialement l'une de l'autre Cependant, pour que le fluide de pression soit efficace, il faut que les deux extrémités des surfaces tronconiques qui se recouvrent restent étanches Il a été constaté en plus que s'il y a la moindre tendance que l'une des parties du raccord ne
conserve pas sa forme circulaire pendant la dilatation ou la com-
pression, l'ovalisation consécutive des parties du raccord détruit
'2 OO 5 O
l'étanchéité, de sorte que le fluide est détendu et que la douille
et le manchon ne peuvent pas être séparés.
L'invention part d'un raccord de tuyauterie avec une douille et un manchon comme décrit ci-dessus et auquel peut etre branchée une source de fluide de pression pour introduire du fluide de pression entre les deux parties du raccord, lorsqu'elles sont
mutuellement embottées à fond, en vue de leur désaccouplement.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'extrémité libre d'au moins une partie au raccord présente un premier chanfrein annulaire, dont l'inclinaison est contraire à celle de la surface tronconique de la partie de raccord considérée, et au moins l'autre partie présente un second chanfrein annulaire correspondant de même inclinaison et qui, lorsque les deux parties du raccord Jont mutuellement embottées à fond, recouvre le premier chanfrein et est situé à faible distance de lui, ces chanfreins étant appliqués l'un contre l'autre en établissant un joint étanche lorsqu'une pression de fluide est appliquée entre les surfaces tronconiques de la douille et du manchon pour les séparer l'un de l'autre. Les chanfreins forment donc les joints aux extrémités des surfaces tronconiques pendant le désaccouplement et de manière à permettre ce désaccouplement des deux parties du raccord par la dilatation et/ou la compression suffisante du manchon ou de la douille pour que les nervures se dégagent des gorges Les chanfreins limitent en outre toute tendance des parties du raccord à ne pas
conserver la forme circulaire.
Il est avantageux que les zones avec les nervures et les gorges ne s'étendent pas jusqu'aux extrémités libres des deux parties du raccord mais s'arrêtent à une distance de ces extrémités et en tous cas à une distance correspondant à l'étendue
axiale des chanfreins Les surfaces annulaires extrêmes sans ner-
vures ou gorges ainsi formées sur les parties du raccord peuvent avoir la même conicité que les surfaces tronconiques portant les
nervures et les gorges mais elles peuvent aussi être cylindriques.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un
exemple de réalisation non limitatif de l'invention, ainsi que du dessin annexé, sur lequel:
les figures 1 et 2 sont des coupes axiales par-
tielles de la douille et du manchon d'un exemple de réalisation d'un raccord de tuyauterie selon l'invention;
la figure 3 est une coupe axiale partielle cor-
respondante montrant les deux parties de raccord des figures 1 et 2 à l'état accouplé; et la figure 4 est un détail, également en coupe axiale, montrant une variante de réalisation des parties de raccord
des figures 1 et 2.
Le raccord représenté comprend une partie tubulaire male ou douille 1 qui est destinée à être fixée à l'extrémité d'un tube (non représenté) et une partie tubulaire femelle ou manchon 3 qui est destiné à être fixé à l'extrémité d'un tube (non représenté)
à raccorder au tube solidaire de la douille La douille et le man-
chon s'emboîtent l'un dans l'autre etpossèdent des surfaces tronco-
niques formées par une surface extérieure 5 sur la douille et une surface intérieure 6 dans le manchon, lesquelles se recouvrent
lorsque la douille 1 est emboîtée à fond dans le manchon 3.
Pour bloquer la douille axialement par rapport au manchon après l'emboîtement, la surface intérieure tronconique 6 du manchon présente un certain nombre de gorges (ou de nervures) annulaires s'étendant sur tout le pourtour dans un plan radial et axialement espacées les unes des autres De façon analogue, la douille présente des nervures (ou das gorges) annulaires, s'étendant également sur tout le pourtour et espacées les unes des autres, qui sont complémentaires aux gorges (ou au nervures) du manchon Les gorges et les nervures n'ont pas été représentées en détail mais seulement de façon schématique par des lignes en
traits mixtes 7, 8 qui indiquent les zones des surfaces tron-
coniques 5, 6 portant les nervures et les gorges Celles-ci sont
réalisées comme décrit dans les documents cités au début.
On voit sur le dessin que les zones 7, 8 o sont prévues les nervures et les gorges ne s'étendent pas sur toute la longueur axiale des surfaces périphériques des parties 1 et 3 du raccord, de sorte que subsistent des surfaces annulaires 9, 10 et 11, 12 dépourvues de nervures et de gorges aux extrémités de la douille et du manchon Dans l'exemple représenté, les surfaces annulaires d'extrémité 9, 10 et 11, 12 sont tronconiques, avec la même conicité que les surfaces 5, 6, et sont situées radialement
entre les sommets des nervures et les fonds des gorges Les sur-
faces annulaires 9 et 12 aux extrémités libres de la douille et du manchon peuvent également être situées au même niveau que les sommets des nervures, ou au même niveau que des surfaces situées entre ces sommets et les gorges, et les surfaces annulaires 10, il côté tubes peuvent être situées au même niveau que des surfaces situées entre les nervures et les fonds des gorges Les surfaces annulaires 9, 10 et 11, 12 peuvent également être cylindriques et leurs diamètres peuvent correspondre à ceux des dernières nervures ou gorges ou à des valeurs intermédiaires entre les diamètres aux sommets et les diamètres aux fonds, comme décrit ci-dessus Selon encore une autre variante, les surfaces 10 et 11 sont cylindriques
et les surfaces 9 et 12 sont tronconiques ou inversement.
Comme décrit dans les documents cités au début, afin de faciliter l'accouplement et de permettre le désaccouplement des deux parties du raccord, un fluide hydraulique est introduit entre les portions se recouvrant mutuellement à travers un perçage radial 2
dans le manchon et une rainure axiale dans le manchon et éventuel-
lement dans la douille aussi.
Pour que le désaccouplement soit possible, le fluide doit d'abord dilater le manchon et/ou comprimer la douille dans une mesure suffisante pour dégager les nervures des gorges e t permettre ainsi le déplacement axial relatif des deux parties du raccord Pendant cette phase initiale du désaccouplement, le fluide a tendance às'échapper aux extrémités des surfaces tronconiques dès qu'une compression et/ou une dilatation est produite mais avant
que les nervures et les gorges soient dégagées les unes des autres.
Si cet échappement ou cette fuite est suffisamment important, la pression du fluide sera réduite à tel point qu'il n'est plus possible de désaccoupler le raccord Toute tendance de l'une ou de l'autre partie du raccord à devenir ovale pendant la dilatation et/ou la compression exclut également le désaccouplement de la douille
et du manchon.
Pour éviter ces deux problèmes, l'extrémité libre de la douille 1 présente un chanfrein 13 et l'extrémité libre du man- chon 3 présente un chanfrein 14, dont l'inclinaison est contraire à celle de la surface tronconique correspondante De plus, les extrémités côtéstubes du manchon et de la douille présentent des chanfreins correspondants 15, 16 qui, lorsque la douille est emboîtée à fond dans le manchon, comme représenta figure 3, recouvrent les chanfreins 13, 14, t Duten étant légèrement espacés de ceux-ci, de manière que les chanfreins ne risquent pas de gêner l'interpénétration convenable des nervures et des gorges Par contre, au moment o les deux parties 1 et 3 du raccord doivent être désaccouples et du fluide de pression est introduit entre les surfaces 5 et 6, la dilatation
du manchon et/ou la compression de la douille produisent l'applica-
tion des chanfreins 13 et 14 contre les chanfreins 15 et 16, de manière qu'ils établissent des joints étanches aux extrémités des surfaces tronconiques qui se recouvrent et qu'ils empêchent tout échappement de fluide de pression Lorsque le manchon a été dilaté et/ou la douille a été comprimée suffisamment pour que les nervures ne fassent plus saillie dans les gorges, les deux parties du raccord peuvent être déplacées axialement l'une par rapport à l'autre Ce mouvement détruit bien entendu les joints étanches créés par les chanfreins 13, 15 et 14, 16 mais il amène en même temps les sommets d'au moins quelques-unes des nervures en contact avec les surfaces
situées entre les gorges, ce qui rétablit une étanchéité suffisante.
Pour empêcher l'échappement de fluide transporté par les tubes reliés au moyen du raccord qui vient d'être décrit, un collet annulaire 17 peut être prévu sur la surface d'extrémité 9, comme repr 5 senté, ou sur la surface d'extrémité 11 Dans le premier cas, ce collet forme un ajustage radial à serrage avec la surface 11; dans le second cas, c'est l'inverse Un collet semblable peut être prévu sur la surface d'extrémité 10 ou 12, également pour établir
un ajustage radial à serrage avec la surface LO ou 12) antagoniste.
De tels collets peuvcnt être réalisés comme le collet 17 représenté z 5240 S -i et s'étendre sur tout le pourtour mais il est possible aussi de leur donner une forme partiellement circulaire ou de les prévoir sur pratiquement toute l'étendue axiale de la surface d'extrémité concernée. Dans l'exemple des figures 1 à 3 les surfaces d'étanchéité 13 et 15 respectivement 14 et 16 sont des surfaces tronconiques ou chanfreins ayant le même angle de conicité De tels chanfreins permettent l'établissement de joints étanches sur une partie de leur étendue mais ne demandent pas à tre usinés avec une très grande précision La figure 4 représente une variante de réalisation selon laquelle le chanfrein 13 ou 14 à l'extrémité libre de la douille ou du manchon est remplacé par une surface bombée, formant un joint d'étanchéité linéaire qui est plus facile
à obtenir.
Afin de parfaire l'étanchéité réalisée entre les
surfaces 13-16 pendant le désaccouplement du raccord, on peut uti-
liser un collier qui entoure la douille dans la région des sur-
faces 16, 19, telles que le raccord 30 représenté sur la figure 4, qui exerce une force dirigée radialement vers l'intérieur sur la
surface ou chanfrein 16.
Selon encore une autre variante, le chanfrein 16 et l'épaulement 19 prévus à côté de lui sur la douille, de même que les surfaces correspondantes sur le manchon, peuvent être prévus
sur un élément annulaire séparé qui est fixé, par exemple par em-
manchement à force, dans un encastrement de forme appropriée de
la douille ou du manchon.
Lorsque les tubes reliés l'un à l'autre au moyen du raccord qui vient d'être décrit doivent être utilisés pbur le battage de pieux, des surfaces de butée peuvent être prévues à l'une ou l'autre extrémité du raccord, comme décrit dans le brevet et les demandes cités au début, de manière à établir un ajustage
à frottement dur entre les surfaces de butée et les surfaces cor-
respondantes des nervures et des gorges Comme représenté, l'extré-
mité libre du manchon 3 présente à son extrémité libre une surface radiale ou épaulement 18, tandis qu'un épaulement correspondant 19 est prévu sur la douille 1; ces deux épaulements s'appliquent l'un contre l'autre lorsque les deux parties du raccord sont emboîtées
à fond.
Selon une forme de réalisation, les surfaces 13, 15 et 14, 16 sont des chanfreins faisant un angle de 450 avec un plan radial et mutuellement espacés radialement d'une distance de l'ordre de 0,5 mmi, le chevauchement radial des nervures et des gorges étant de l'ordre de 0,75 mm La conicité des surfaces tronconiques 5, 6 est de 1,5 ou de 2 La douille et le manchon sont faits d'un acier à haute résistance à la traction et convenant au soudage à des tubes
d'acier.
Bien que les chanfreins 13 à 16 soient de 45 dans la forme de réalisation préférée, il va de soi que cet angle peut
varier considérablement sans que la fonction d'étanchéité des chan-
freins ou surfaces analogues soit compromise.
De plus, bien que les parties du raccord décrit dans ce qui précède aient été conçues pour être soudées à des tubes, la douille et le manchon d'un raccord selon l'invention peuvent bien entendu aussi être reliés d'une autre manière aux tubes ou en faire partie.
2520050-
Claims (5)
1 Raccord de tuyauterie comprenant une partie tubu-
laire m 2 le ou douille ayant une surface périphérique extérieure
généralement tronconique et une partie tubulaire femelle ou man-
chon ayant une surface périphérique intérieure généralement tron-
conique qui correspond à la surface extérieure de la douille et la recouvre lorsque les deux parties du raccord sont mutuellement emboltées à-fond, les surfaces tronconiques présentant des nervures et des gorges annulaires qui s'interpénètrent lorsque les deux parties du raccord sont emboîtées à fond l'une dans l'autre, afin de les bloquer axialement l'une par rapport à l'autre, le raccord étant en outre conçu pour qu'une source de fluide de pression puisse
être branchée sur lui en vue de l'introduction d'un fluide de pres-
sion entre les deux parties du raccord, lorsqu'elles sont mutuel-
lement emboîtées à fond, en vue de leur désaccouplement, caractérisé en ce que l'extrémité libre d'au moins une partie ( ou 3)du raccord présente un premier chanfrein annulaire V 3 ou 14),ou une surface annulaire analogue, dont l'inclinaison est contraire à celle de la surface tronconique ( 5 ou 6)de la partie de raccord considérée, et au moins l'autre partie ( 3 ou) présente un second chanfrein annulaire correspondant ( 15 ou 16)de même inclinaison et qui, lorsque les deux parties du raccord sont mutuellement emboîtées à fond, recouvre le premier chanfrein ( 13 ou 14)et est situé à faible distance de
lui, ces chanfreins étant appliqués l'un contre l'autre en établis-
sant un joint étanche entre eux lorsqu'une pression de fluide est appliquée entre les surfaces tronconiques ( 5, 6)de la douille ( 1) et
du manchon ( 3 ipour les séparer l'un de l'autre.
2 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités libres de la douille () et du manchon( 3)présentent un chanfrein ( 13, 14) et en ce que des chanfreins correspondants( 15,
1 sont prévus sur le manchon et sur la douille.
3 Raccord selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces périphériques ( 5, 6) de la douille ( 1) et du manchon ( 3) présentent des portions annulaires extrêmes ( 9, 10, il, 12), tout au moins dans les régions des chanfreins ( 13, 14, 15,
16), qui sont exemptes de nervures et de gorges.
4 Raccord selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre du manchon ( 3) présente un épaulement ( 18) formé par une partie de surface orientée à peu près radialement et la douille ( 1) présente un épaulement ( 19) correspondant, les deux épaulements ( 18, 19) venant s'appliquer
l'un contre l'autre lorsque les deux parties du raccord sont mutuel-
lement emboîtées à fond en vue de la transmission de forces axiales.
Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaulement ( 18) à l'extrémité libre du manchon ( 3) est situé radialement'à l'extérieur du chanfrein ( 14) prévu à cette extrémité
du manchon.
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