FR2532713A2 - Appareil dans lequel une bague annulaire est contenue dans une gorge autour d'un organe pour s'appliquer de maniere coulissante contre la surface cylindrique d'un autre organe - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A TRAIT A UN ASSEMBLAGE COAXIAL DE DEUX ELEMENTS TUBULAIRES; L'ELEMENT INTERNE PRESENTE UNE GORGE OU SE LOGE UNE BAGUE D'ETANCHEITE OU BIEN UNE BAGUE ANTIFRICTION. DANS LES DEUX CAS, LA BAGUE 55 PRESENTE UN EVIDEMENT ANNULAIRE OU S'APPLIQUE UN ANNEAU DE RETENUE 57 ETROITEMENT SERRE PAR DEFORMATION RADIALE. SELON UNE FORME DE REALISATION, LA GORGE A UN PROFIL EN QUEUE D'ARONDE ET LA BAGUE UN PROFIL COMPLEMENTAIRE. L'INVENTION PREVOIT ENCORE D'INTERPOSER, ENTRE LA BAGUE ET LES FLANCS CONCAVES DE LA GORGE, DES ANNEAUX ANTI-EXTRUSION. DES EVENTS SONT PREVUS POUR EGALISER LES PRESSIONS DE PART ET D'AUTRE DES LEVRES OU DES PORTEES GLISSANTES DE LA BAGUE, AU COURS DES MANOEUVRES D'ASSEMBLAGE ET DE SEPARATION. APPLICATIONS : L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A UNE JONCTION ETANCHE DEMONTABLE ENTRE UNE COLONNE DE TUBES ET LA TETE D'UN PUITS DE FORAGE.

Description

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La présente demande de premier certificat d'addition à la o 5 deuxième demande divisionnaire N O 8214260 du 18 août 1982 intitulée "Joint d'étanchéité pour organe télescopique de puits" a trait à un dispositif du type dans lequel une bague annulaire est contenue dans une gorge annulaire ménagée autour d'un premier organe, et hors de laquelle cette bague dépasse pour s'appliquer de manière coulissante contre la surface cylindrique d'un deuxième organe lorsque ces deux organes coulissent l'un par rapport à l'autre de manière télescopique Selon un aspect de l'invention, la bague est un joint d'étanchéité en matière élastique pour former un joint étanche avec la surface cylindrique, et selon un autre de ces aspects, la bague est une bague en matière antifriction pour former un joint mobile contre la surface cylindrique. Dans les joints étanches de ce type, précédemment connus, il fallait des efforts et des frais considérables pour poser la bague d'étanchéité dans la gorge du premier organe et ensuite pour l'y maintenir Ceci est particulièrement vrai lorsque par exemple un de ces organes, ou les deux, comporte un outil de forage prévu pour coulisser dans une conduite de puits-de forage pour l'exploitation de pétrole ou de gaz, comme celà peut être le cas lors de l'installation et du démontage de l'extrémité inférieure d'une colonne de tubes autour desquels sont disposées, des bagues d'étanchéité pour glisser dans une surface cylindrique de l'extrémité supérieure d'une conduite de puits verticales Dans un tel cas, les différences des pressions fluides entre des bagues étanches adjacentes dans une succession de bagues étanches, et/ou entre des lévres d'étanchéité adjacentes de' chaque bague étanche, peuvent endommager les bagues étanches de type classique et même parfois provoquer leur arrachement hors des gorges Il en résulte qu'il est souvent nécessaire de rendre la garniture solidaire d'une bague de soutien dans

la gorge ou de la rendre solidaire de la gorge elle-même.

c'est aussi une pratique courante que d'assembler une bague d'étanchéité ou une bague antifriction sur une partie de diamètre réduit de l'un des organes, et de l'y maintenir en place au moyen d'un presse-étoupe taraudé se vissant sur cette partie de diamètre réduit Il peut évidemment y avoir une série de telles bagues séparées par des entretoises mises en place sur l'extrémité de cet organe Outre le fait que ceci exige la fabrication d'un presse-étoupe taraudé, il reste nécessaire d'assurer l'étanchéité entre les deux organes, ce qui augmente le coût de l'appareillage ainsi que le risque de défaillance

possible en cours d'utilisation.

L'invention a pour objet, en premier lieu, de réaliser un dispositif du type rappelé ci-dessus dans lequel chaque bague,

qu'il s'agisse d'une bague d'étanchéité ou d'une bague anti-

friction, ou d'une combinaison de ces deux types de bagues, est assemblée et maintenue solidement sans avoir à être rendue solidaire de la gorge dans laquelle elle est disposée, et-sans qu'il faille fabriquer et assembler des presse-étoupe filetés

ou autres organes de retenue.

Un autre objet de l'invention est de réaliser un joint étanche du genre décrit ci-dessus dans lequel on empêche le risque d'extrusion de la bague étanche entre les éléments des joints gr&ce à des moyens faciles à assembler et à retenir

dans la gorge.

L'invention a encore pour objet de réaliser un joint étanche de ce type, conçu de manière à empêcher l'expulsion des bagues d'étanchéîté ou leur détérbration lorsqu'un élément est amené en engagement télescopique avec l'autre, ou retiré, malgré les différences de pression régnant de

part et d'autre.

Ces objectifs sont atteints, conformément à l'invention et selon les diverses formes de réalisation décrites et représentées au dessin, grâce à un dispositif du type défini ci-dessus dans lequel la bague, pouvant être une bague d'étanchéité dans le cas d'un joint étanche ou bien une bague antifriction dans le cas d'un joint mobile, présente un

évidement sur son côté-adjacent à au moins une surface annu-

laire de celle-ci, laquelle surface, une fois que la bague est montée dans la gorge du premier élément, fait saillie hors de cette gorge pour venir en contact glissant contre la paroi

interne cylindrique du deuxième élément Plus particulière-

ment, cette bague est retenue dans la gorge du premier élément au moyen d'un anneau ayant une forme circonférentielle qui permet de le faire passer axialement sur le premier élément et de l'amener en regard dudit évidement, cet anneau étant fait d'une matière qui permet de le déformer radialement pour

l'insérer dans l'évidement mais qui est relativement inélas-

tique de telle sorte qu'après avoir été ainsi déformé, cet

anneau retient la bague dans sa gorge.

Dans les formes de réalisation de l'invention représentées au dessin, l'évidement de la bague se trouve entre des surfaces annulaires en saillie sur la bague, telles que des lèvres dans

le cas de joints étanches, et la gorge est sur la paroi extéri-

eure du premier élément disposé en relation télescopique dans

la surface cylindrique de la paroi interne du deuxième élément.

Dans les formes de réalisation de l'invention o le dispositif est un joint étanche, la bague d'étanchéïté est en matière élastique susceptible d'être étirée pour la faire passer sur l'extrémité de l'élément dans lequel est ménagée la gorge, tandis que dans la forme de réalisation o le dispositif est au contraire un assemblage antifriction, la bague antifriction est faite d'une matière relativement inélastique et est fendue circonférentiellement pour permettre d'écarter les deux bords de la fente pour faire passer la bague sur l'extrémité du

premier élément.

Selon une forme préférée de réalisation du joint étanche, le deuxième élément tubulaire présente une surface de guidage à une extrémité de son alésage cylindrique, ce qui permet aux lèvres, espacées axialement, de la bague d'étanchéfté et/ou aux ltvres des extrémités adjacentes de bagues successives d'être successivement comprimées ou décomprimées à mesure que

les éléments sont amenés en engagement télescopique ou retirés.

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Plus particulièrement, des moyens de décharge sont ménagés dans le deuxième élément (externe) pour égaliser largement la

pression de part et d'autre de chaque lèvre avant sa compres-

sion lorsque les éléments sont amenés en engagement télescopique et avant sa décompression lorsqu'on sépare ces éléments l'un de d'autre Par conséquent, les bagues d'étanché té ne sont pas endommagées lorsque le fluide à haute pression piégé entre des bagues successives se détend brusquement lors de la séparation des éléments télescopiques En outre, il n'y a pas de mise en pression de l'espace entre les lèvres au cours de l'amenée des éléments en engagement télescopique De préférence, les moyens de décharge comprennent une rainure ménagée dans la paroi cylindrique interne du deuxième élément pour relier la surface (tronconique) de guidage à la surface cylindrique à une distance de l'intersection de ces deux surfaces au moins égale à la largeur comprimée de chaque lbvre Selon une forme de réalisation de l'invention, une surface de guidage et une rainure de décharge sont prévues aux deux extrémités d'une surface cylindrique d'un deuxième élément pour remplir leur rôle voulu quel que soit le sens relatif de mouvement des éléments lorsqu'ils sont amenés en engagement télescopique

ou séparés l'un de l'autre.

Selon une forme de réalisation, la gorge du premier élément du joint étanche présente une forme en queue d'aronde, vue en coupe, et la bague d'étanchéité présente une forme complémentaire de celle-ci pour s'ajuster étroitement dans la gorge et s'y trouver fermement maintenue Selon une autre forme de réalisation de l'invention, un anneau anti-extrusion, fendu circonférentiellement, pourra être disposé entre chacun des flancs de la gorge et un côté de la bague d'étanchéité, les flancs de la gorge étant entaillés tandis que des rebords des deux faces des anneaux antiextrusion sont repoussés par la bague d'étanchéité de manière à s'appliquer étroitement dans les entailles de la gorge Plus particulièrement, ces anneaux anti-extrusion sont faits d'une matière assez inélastique mais suffisamment déformable sous l'effet de la dilatation axiale de la bague d'étanchéité pour permettre aux surfaces externes de ces anneaux de s'écarter radialement

pour venir très près de la surface cylindrique du deuxième élément.

L'invention sera encore décrite ci-après en se référant au dessin dans lequel: La Fig 1 est une vue en élévation d'un matériel de forage montrant l'extrémité inférieure d'une colonne de tubes prête à venir s'engager dans l'alésage de l'extrémité supérieure d'une conduite de puits,

avec des bagues d'étanchéité disposées et mainte-

nues sur l'extrémité inférieure de la colonne de tubes selon une forme de réalisation de l'invention de manière à venir en contact étanche avec une surface cylindrique dudit alésaje, une fois la colonne descendue dans cet alésage; La Fig 2 La Fige 3

est une vue en coupe d'un côté de l'extrémité in-

férieure de la colonne de tubes, une fois descendue dans l'alésage de la conduite de puits et après enclenchement des éléments de verrouillage montés sur la colonne de tubes dans une gorge ménagée dans

la conduite de puits au dessus de la surface cylin-

drique sur laquelle s'appliquent les bagues d'étanché-

ité pour former joint étanche;.

est une vue agrandie, en coupe verticale, d'une partie de la colonne montrant une des bagues d'étanchéité retenue dans une gorge périphérique du tube au moyen d'un anneau métallique représenté en pointillé dans la position qu'il occupe au cours

du mouvement axial pour l'amener en regard de l'évide-

ment de la bague d'étanchéité; La Fig 4 La Fig 5 est une coupe verticale similaire à la Fig 3, mais dans laquelle la bague est retenue dans la gorge conformément à une autre forme de réalisation; est une coupe verticale d'une colonne de tubes ou d'un autre élément tubulaire présentant une gorge périphérique dans laquelle est retenue une bague similaire à celle de la Fig O 4, montrant en outre des anneaux antiextrusion sur les deux flancs de ladite bague, l'anneau supérieur étant représenté engagé dans une entaille en forme de queue d'aronde dans le flanc supérieur de la gorge tandis que l'anneau inférieur est représenté en position d'attente en face de la gorge; La Fig 6 La Fig 7 La Fig 8 est une vue similaire à la Fig 5 o les deux anneaux anti-extrusion sont en place dans les entailles en queue d'aronde de la gorge, la bague d'étanchéité étant maintenue entre ces deux anneaux et étant retenue par un anneau métallique d'une manière analogue à celle de la Fig 4; est une coupe verticale agrandie du joint étanche de la Fig 4 au cours de la descente du tube venant s'engager télescopiquement dans l'alésage du tube

extérieur, la lèvre supérieure de la bague d'étan-

chélté ayant été comprimée vers l'intérieur par une surface de guidage du tube extérieur tandis que

l'espace entre les deux lèvres est mis en communica-

tion avec l'espace annulaire entre les deux tubes au dessus de la levre comprimée; est une coupe transversale partielle du joint étanche de la Fig 7, selon la ligne 8 8 de cette Fig 7; Les Fig 9, 10 et 11 sont des coupes verticales d'un joint étanche montrant l'extrémité inférieure d'un tube de forage muni de plusieurs bagues d'étanchéité retenues dans des gorges périphériques espacées verticalement les unes des autres, d'une manière analogue à ce que montre la Fig 2, pour entrer en

contact étanche avec l'alésage de l'élément tubu-

laire externe pourvu de surfaces de guidage à ses

deux extrémités, la Fig 9 montrant les bagues inféri-

eures au delà de leur zone de contact étanche avec l'alésage de l'élément externe, tandis que la Fig 10 montre toutes les bagues au contact de cet alésage, la Fig 11 montrant les bagues supérieures au delà de leur zone de contact étanche avec l'alésage cylindrique; et

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la Fig 12 est une coupe verticale, agrandie, d'une partie d'un assemblage mobile avec garnitures anti-friction réalisé conformément à l'invention et dans lequel les portées supérieure et inférieure de la bague antifriction sont en saillie pour venir en contact avec l'alésage de l'élément tubulaire externe dans lequel l'élément tubulaire interne s'engage de

manière télescopique.

Ainsi que le montrent les Fig 1 et 2, et comme déjà décrit en détail dans la demande de brevet principale citée au début, l'extrémité inférieure d'une colonne de tubes 20 est prévue pour descendre s'engager dans l'alésage ménagé à l'extrémité supérieure d'une conduite de puits 22 puis à s'y fixer au moyen d'un ensemble de verrouillage 23 monté sur cette colonne Cet ensemble de verrouillage comporte plusieurs doigts d'ancrage 24 prévus pour venir s'accrocher dans une rainure annulaire G ménagée dans l'alésage de la conduite de puits 22 au voisinage de l'extrémité supérieure de cette conduite Les détails de réalisation du système de verrouillage et son mode de fonctionnement ne présentent pas d'importance à l'égard de la présente invention et serviront ici seulement à expliquer une partie d'un environnement typique

pour le joint étanche selon la présente invention.

Plusieurs bagues d'étanchéité 25 sont disposées et retenues dans des gorges annulaires 26 espacées verticalement entre elles et ménagées sur la surface cylindrique inférieure de la colonne de tubes pour venir en contact étanche avec une surface cylindrique 21 de l'alésage de la conduite dé puits, en dessous de la rainure de verrouillage G Comme précédemment indiqué, et dans un but qui sera exposé en détail par la suite, une surface de guidage tronconique 27 est ménagée à l'extrémité supérieure de l'alésage cylindrique 21 pour former unc espace annulaire élargi dans lequel les extrémités inférieures des doigts de verrouillage 24 peuvent s'écarter pour prendre leur position de verrouillage représentée Fig 2 ou se rapprocher de l'axe des tubes pour se dégager de la rainure G.

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Comme le représente particulièrement la Fig 3, chacune des bagues d'étanchéité 25, réalisée en caoutchouc ou en autre matériau élastique approprié pour former un joint étanche,

est étroitement ajustée dans sa gorge 26 et présente un évide-

ment annulaire 28 à sa périphérie, entre deux lèvres annulaires 29 Comme le montre le dessin, ces lèvres dépassent hors des rainures de manière à être comprimées pour former un joint fortement étanche au contact de l'alésage 21 de la conduite de puits pendant que l'extrémité inférieure de la colonne de 0 tube descend pour s'engager télescopiquement dans la conduite

de puits.

Chaque bague d'étanchéité est mise en place dans sa gorge en la tendant pour lui permettre de passer sur l'extrémité

inférieure de la colonne de tubes 20 puis de revenir élastique-

ment dans la gorge 26 une fois parvenue à hauteur de cette gorge.

La bague d'étanchéité 25 est retenue dans la rainure par un anneau 30 dont la largeur, de haut en basest telle que cet

anneau 30 s'ajuste dans l'évidement 28 de la bague élastique.

Cet anneau 30 est en métal pouvant être déformé à partir de sa forme circulaire initiale, ce qui permet, comme représenté en tiretés Fig 3, de faire passer cet anneau autour de l'extrémité inférieure de la colonne de tubes et de l'amenerpar un mouvement axial, en regard de l'évidement 28 de la bague, et enfin de rétreindre cet anneau dans cet évidement, comme représenté en trait plein à la Fig 3 En particulier, l'anneau 30 est relativement inélastique de telle sorte qu'une fois rétreint comme indiqué ci-dessus, il tend à retenir la bague dans la gorge Le choix d'un métal approprié à cet effet, de même que celui de l'outillage pour l'opération de rétreint par compression

radiale de l'anneau, est clair pour l'homme de métier.

De préférence, la face interne de l'anneau de retenue 30 présente des nervures 31 destinées à exercer une force de serrage localisée vers le haut et le bas de l'évidement, et vers le milieu de cet évidement L'espace libre entre ces nervures sur le coté intérieur de l'anneau de retenue permet à la bague d'étanchéité de se dilater, et l'anneau est d'une épaisseur telle qu'une fois rétreint dans l'évidement, son diamètre extérieur ne dépasse pas celui de la colonne de tube

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et ne gène donc pas la liberté de mouvement de celle-ci lors de sa descente en position dans l'alésage 21 de la conduite

de puits.

Pour permettre à la bague d'étanchéité 25 de respirer au cas o du fluide sous pression s'accumule sous son côté intérieur, un ou plusieurs orifices 32 sont ménagés dans cette bague pour mettre en communication son côté intérieur avec l'espace compris entre le côté intérieur de l'anneau de retenue et le fond de l'évidement 28, et l'anneau 30 est percé d'un ou plusieurs orifices 33 pour faire communiquer cet espace

avec l'extérieur de l'anneau.

La forme de réa 1 i Aation du joint étanche représenté Fig 4 est similaire à celle qui vient d'être décrite et comporte une bague d'étanchéité 25 A insérée dans une gorge 26 A ménagée autour d'une colonne de tube ou autre élément tubulaire 20 A. Toutefois, la section de cette bague diffère de celle de la bague 25, en ce qu'elle présente en coupe un profil s'ajustant étroitement dans une gorge 26 A conformée en queue d'aronde, ce qui contribue à maintenir la bague dans la gorge En outre, les lèvres 29 A sur les bords supérieur et inférieur de la bague, destinées à former un joint étanche avec une surface cylindrique d'un élément tubulaire externe, tel que l'alésage d'une conduite de puits, présentent des surfaces qui convergent dans une direction radialement extérieure Ainsi, la lèvre supérieure est prévue pour former un joint étanche contre une pression prédominante agissant de bas en haut, et la lêvre inférieure contre une pression prédominante agissant ver le bas Ceci

est avantageux, par exemple, au moment du relevage de l'extré-

mité inférieure de la colonne de tubes, la faisant sortir de son engagement télescopique dans l'alésage de l'élément

tubulaire externe, parceque cela permet à une pression pré-

dominante piégée entre les lèvres et agissant vers le haut d'être détendue dès que dans son mouvement de levée la lèvre supérieure dépasse le bord supérieur de l'alésage cylindrique O

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L'anneau de retenue 30 A du joint de la Fig 4 fonctionne d'une même manière générale que l'anneau 30 de la forme de réalisation de la Fig 3, c'est à dire qu'il est déformable radialement à partir d'une forme initiale (en tiretés) qui lui permet d'être amené axialement par dessus l'extrémité de l'élément tubulaire 20 A jusqu'à une position en regard de l'évidement 28 A pour être ensuite rétreint de manière à prendre la forme représentée en trait plein, o il s'insère dans l'évidement de la bague 25 A pour retenir celle-ci dans

la gorge de l'élément tubulaire.

En outre, de même que dans la forme de réalisation décrite en premier lieu, l'anneau 30 A présente sur son diamètre intérieur des nervures 31 A qui s'appuient dans l'évidement de la bague, près de ses bords supérieur et inférieur De même, un ou plusieurs trous 32 A sont percés dans la bague d'étanchéité 25 A pour faire communiquer son côté-intérieur avec l'espace entre

la côté intérieur de l'anneau de retenue et le fond de l'évide-

ment 28 A, et l'anneau 30 A présente un ou plusieurs trous 33 A

débouchant vers l'extérieur.

Le joint étanche représenté aux Fig 7 et 8 est identique au précédent, en ceci qu'il comporte un élément tubulaire interne 20 A garni d'une bague étanche 25 A retenue dans une gorge 26 A comme déjà décrit pour la Fig 4 Toutefois, dans cette forme de réalisation, une rainure ou entaille 34 est ménagée dans l'alésage cylindrique 21 A de l'élément tubulaire

externe 22 A de manière à se raccorder à son extrémité supéri-

eure avec la surface de guidage tronconique 27 A et à son extrémité inférieure avec la surface cylindrique à une distance au delà de l'intersection des portées conique et cylindrique qui est plus grande que la largeur, à l'état

comprimé, de chacune des lèvres 29 A de la bague d'étanchéité.

Ainsi, lorsqu'on fait descendre l'élément tubulaire interne A jusqu'à la position représentée à la Fig 7, o les deux lèvres, supérieure et inférieure, de la bague 25 A ont pénétré dans l'alésage cylindrique 21 A, l'espace entre ces lèvres et dans l'évidement de la bague continue à respirer vers l'espace annulaire entre les deux éléments tubulaires, au dessus de la il 2532713 surface conique de guidage 27 A Par conséquent, malgré que le volume de l'évidement diminue progressivement lors de la compression de la lèvre supérieure à mesure qu'elle s'engage

dans l'alésage cylindrique-21 A, le fluide piégé dans l'évide-

ment ne tend pas à provoquer l'extrusion de la lèvre supérieure, puisque la pression est égalisée de part et d'autre de cette lèvre. Les Fig 5 et 6 représentent, comme on l'a déjà indiqué, une forme de réalisation qui diffère de celles décrites ci-dessus, et en particulier de celles représentées aux Fig 4, 7 et 8, par le fait que des anneaux antiextrusion 35 sont logés sous les rebords supérieur et inférieur d'une gorge 26 B de l'élément tubulaire intérieur 20 B pour empêcher les lèvres 29 B d'une bague d'étanchéité 25 B montée dans la gorge entre ces anneaux 35

de subir un effet d'extrusion entre les deux éléments tubulaires.

Ainsi que le montre le dessin, la gorge 26 B présente sur ses bords supérieur et inférieur des rainures 36 en forme de queue d'aronde, destinées à recevoir des rebords 37 semblablement conformés et ménagés respectivement à la partie supérieure et

à la partie inférieure des deux anneaux anti-extrusion 35.

Lorsque la bague d'étanchéité est mise en place entre ces anneaux 35, elle tend à les repousser dans les rainures 36 en queue d'aronde La bague d'étanchéité 25 B, qui a de préférence la forme représentée Fig 4, est retenue dans la gorge 26 B par un anneau 30 B conformé de la manière déjà décrite à propos de la Fig 4, et prévu pour être manipulé de la même manière. Chacun des anneaux anti-extrusion est fait d'une matière telle que du nylon rempli de verre ou une matière analogue qui, tout en étant assez inélastique, est néanmoins suffisamment déformable pour que, lors de la compression des lèvres du joint

pour former un joint étanche avec la surface 21 B, comme repré-

senté Fig 6, les surfaces externes des anneaux-anti-extrusion soient déformées radialement vers l'extérieur pour venir s'appliquer contre les éléments tubulaires interne et externes et empêcher ainsi l'extrusion des lèvres dans l'intervalle entre la surface externe 20 B de l'élément tubulaire interne

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et l'alésage cylindrique 21 B de l'élément externe 22 B La matière des anneaux anti-extrusion présente une surface relativement lisse, avec un faible coefficient de frottement de manière à ne pas gêner le mouvement vertical de l'élément tubulaire interne lorsque les bagues d'étanchéité 25 B sont

en contact étanche avec l'élément tubulaire externe.

Comme le montre la Fig 5, chaque anneau anti-extrusion est fendu dans sa circonférence, pour permettre de le faire passer axialement sur l'extrémité de l'élément tubulaire interne pour l'amener en regard de la gorge 26 B, puis de le repousser radialement pour l'introduire dans cette gorge et enfin de le pousser, respectivement vers le haut ou vers le

bas, dans la rainure correspondante en forme de queue d'aronde.

A cet effet, l'anneau de retenue 30 B pourra comporter des parties fendues sur leur circonférence, au nombre de deux ou plus, ou être constitué d'une seule pièce fendue en forme

de "C" en un point de sa circonférence.

Les Fig 9, 10 et 11 représentent une forme de réalisation dans laquelle plusieurs bagues d'étanchéité 25 C sont maintenues dans des gorges 26 C espacées verticalement autour d'un élément tubulaire interne 20 C, tel que l'extrémité inférieure d'une colonne de tubes, prévue pour être amenée en engagement télescopique avec un alésage cylindrique 21 C d'un élément tubulaire externe 22 C, tel que l'alésage d'un conduite de tête de puits Chacune des bagues 25 C est du type représenté Fig 3, et se trouve ainsi retenue dans une gorge hors de laquelle dépassent les lèvres de cette bague pour venir en contact étanche avec la surface cylindrique 21 C Ainsi que le montre la Fig 10, il y a des surfaces coniques de guidage 27 C aux deux bouts de la surface cylindrique, laquelle a une longueur voulue pour recevoir toutes les bagues d'étanchéité lorsque l'élément interne est dans une position télescopique intermédiaire Ainsi, lorsqu'on relève cet élément intçrne, comme représenté Fig 11, les bagues supérieures sortent successivement hors de la portée cylindrique 21 C, tandis que lorsqu'on le fait descendre de la manière représentée Fig 9, ce sont les bagues inférieures qui sont successivement poussées

hors de cette portée cylindrique.

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Bien que cette partie de l'ensemble à joint étanche représentée aux Fig 9, 10 et 11 soit d'une construction classique, une caractéristique de l'invention réside dans le fait que des rainures ou entailles 34 C sont ménagées dans l'alésage cylindrique 21 C de manière à rejoindre à une extrémité la surface conique de guidage 27 C située à l'une ou l'autre extrémité de l'alésage cylindrique 21 C Plus particulièrement, les nervures 34 C s'étendent axialement le long de cet alésage sur une longueur plus grande que la largeur, à l'état comprimé, de chacune des lèvres des bagues d'étanchéité 25 C au cours du coulissement de l'élément tubulaire interne dans l'élément tubulaire externe entre les

différentes positions représentées aux Fig 9, 10 et l.

Ainsi, les lèvres sont maintenues comprimées contre la paroi cylindrique interne 21 C de l'élément tubulaire externe lors de la détente du fluide se trouvant sous pression dans les

espaces annulaires entre des bagues d'étanchéité adjacentes.

Par conséquent, bien qu'il puisse exister de très fortes pressions entre des bagues d'étanchéité successives, la preseon différentielle entre ces pressions et celle qui règne dans l'espace annulaire situé au dessus ou au dessous ne risque pas de provoquer l'expulsion de la lèvre de la bague hors de sa gorge au moment o cette lèvre émerge de

l'alésage cylindrique.

La Fig 12 représente une forme de réalisation dans

laquelle l'invention s'applique à un assemblage à coussinet.

On voit sur cette figure, de même que dans le cas des joints étanches décrits plus haut, un élément tubulaire interne 50 dont la surface externe cylindrique 51 est conformée pour s'ajuster étroitement dans l'alésage cylindrique 52 d'un élément tubulaire externe 53 La surface externe 51 présente au moins une gorge périphérique 54 dans laquelle vient s'ajusterune bague antifriction 55 De même que dans le cas des bagues d'étanchéité des joints étanches décrits plus haut, cette bague présente sur sa face externe un évidement 56, et elle est retenue dans la gorge au moyen

d'un anneau métallique 57 disposé dans cet évidement.

Lorsque la bague 55 est ainsi retenue, des surfaces cylin-

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driques externes 58 et 59 de cette bague, situées au dessus et en dessous de l'évidement 56, dépassent au delà de la surface externe cylindrique 51 de l'élément tubulaire interne , de manière à venir en contact glissant contre la paroi de l'alésage 52. L'anneau/retenoe est d'une construction similaire à celle

qu'on retrouvera de préférence dans la description de la Fig 3,

cet anneau étant prévu pour pouvoir être glissé axialement sur l'extrémité de l'élément tubulaire interne 50 afin de l'amener en regard de l'évidement 56 et pour pouvoir ensuite être déformé radialement vers l'intérieur pour venir se loger

dans cet évidement en prenant la position de serrage repré-

sentée Fig 12 et o son diamètre extérieur est en retrait des portées de glissement 58 et 59, ce qui l'empêche de venir frotter contre la paroi de l'alésage 52 Cet anneau présente aussi des nervures, haute, basse et intermédiaire, sur son diamètre intérieur, destinées à s'appuyer dans l'évidement 56 de la bague antifriction 55 une fois que cet anneau aura été

déformé radialement pour se loger dans cet évidement.

La bague antifriction 55 peut être constituée de toute matière appropriée pour servir de garniture de palier, telle que le "Téflon" qui, lorsqu'on le compare aux bagues d'étanchéité des joints étanches précédemment décrits, est une matière relativement dure et inélastique ayant un faible coefficient de friction Par conséquent, pour son montage dans la gorge 54, la bague antifriction est fendue sur sa circonférence pour permettre de la faire glisser sur l'extrémité de l'élément tubulaire interne pour l'amener en regard i la gorge avant de l'introduire dans celle-ci Dans ce même but, la garniture antifriction pourra être constituée, comme le montre la Fig 12, de plusieurs éléments séparés circonférentiellement, ces éléments étant au nombre de deux ou plus Il est évident que

dans un assemblage glissant de ce type, il peut y avoir plu-

sieurs bagues anti-friction 55 espacées verticalement entre

elles et disposées le long de l'élément tubulaire interne 50.

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On verra d'après ce qui précède que la présente invention se prête bien à la réalisation de tous les objectifs cites au début, tout en présentant d'autres avantages spécifiques qui

apparatront clairement à l'homme du métier.

Certaines caractéristiques de l'invention présentent en elles-mêmes un caractère utile et sont susceptibles d'être utilisées indépendamment les unes des autres, sans sortir du

cadre de l'invention.

Claims (2)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Dispositif selon la revendication 1 du brevet orincinal, comnrenant deux é-

léMnents prévus pour être télésconinuemient disposas l'un dans l'autre, ca-

ractérisé en ce que le prenier ( 20) de ces éléments présente une gorge cir-

conférentielle ( 26) faisant face à une surface cylindrique ( 21) du deuxième élément ( 22) lorsque ces deux éléments sont disposés télescopiquement, cette gorge constituant un logement pour une bague ( 25) qui présente un évidement latéral contigu à au moins une surface annulaire ( 29) de cette bague faisant La saillie hors de ladite gorge pour venir en contact glissant avec ladite surface cylindrique du deuxième élément, ce dispositif comprenant en outre un anneau ( 30) dont la forme circonférentielle lui permet d'être déplacé axialement sur ledit premier élément pour l'amener en regard de l'évidement de ladite bague, cet anneau étant constitué d'une matière qui permet de le déformer radialement pour l'engager dans cet évidement mais est relativement inélastique de telle sorte que cet anneau ayant été ainsi déformé retienne ladite bague

dans ladite gorge.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement est situé entre des surfaces annulaires ( 29)

en saillie sur le coté de la bague.

3 Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la gorge est sur le coté extérieur du premier élément destiné à être disposé télescopiquement dans la surface cylindrique sur le c Oté intérieur du deuxième élément, caractérisé en ce que cet anneau de retenue ( 30) est susceptible d'être déplacé axialement sur l'extrémité du premier élément puis d'être déformé radialement vers l'intérieur contre l'évidement de

la bague.

4 Joint étanche selon l'une quelconque des revendications pr 5 cédentes compre-

nant deux éléments prévus pour être disposés téléscopiauement l'un dans l'autre, caractérisé en ce nue le premier de ces Eléments présente une gorge circonférentielle faisant face à une surface cylindrique du deuxième élément lorsque ces éléments sont disposés

17 2532713

télescopiquement, et en ce que ce joint comporte une bague d'étanchéité ayant une circonférence continue, faite d'une matière élastique susceptible de prendre par déformation

une forme qui permet à cette bague d'être déplacée a-iale-

ment le long du premier élément pour s'engager ensuite dans la gorge de cet élément, cette bague présentant un évidement latéral contigu à au moins une lèvre annulaire faisant saillie hors de la gorge du premier élément pour venir en contact étanche avec la surface cylindrique du deuxième élément, ce joint comportant en outre un anneau de retenue ayant une forme circonférentielle qui lui permet d'être déplacé axialement sur le premier élément jusqu'à une position en face de l'évidement de la bague d'étanchéité, cet anneau étant fait d'une matière permettant de le déformer radialement pour l'insérer dans l'évidement, cette matière étant toutefois relativement inélastique de telle sorte que, l'anneau étant ainsi déformé, il tende à retenir ladite

bague d'étanchéité sur ce premier élément.

Joint étanche selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'évidement est situé entre des lèvres annulaires ( 29)

en saillie sur le pourtour dé la bagué d'étanchéité.

6 Joint étanche selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième élément présente une surface de guidage ( 27) à une extrémité de sa surface interne cylindrique, de telle sorte que les lèvres ( 29) de la bague d'étanchéité soient successivement comprimées ou décomprimées au cours du mouvement relatif des éléments qui met ces éléments en engagement télescopique ou les en retire, ladite surface cylindrique présentant au moins un évent ( 34) pour égaliser largement la pression de part et d'autre de chaque lèvre

avant compression lorsque les éléments viennent en engage-

ment télescopique et avant décompression lorsque ces

éléments sortent de cet engagement.

/.

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7 Joint étanche selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évent est sous la forme d'une rainure ( 34) ménagée dans la surface cylindrique du deuxième élément pour relier la surface de guidage de cet élément à sa surface cylindrique à une distance de l'intersection de ces surfaces au moins aussi grande que la largeur de chaque lèvre d'étanchéité à l'état comprimé. 8 Joint selon la revendication 4, dans lequel la gorge est sur le côté extérieur du premier élément pour venir en engagement télescopique dans la surface cylindrique sur le côté intérieur

du deuxième élément, caractérisé en ce que la bague d'étanché-

ité est susceptible d'être étirée pour passer sur l'extrémité

du premier élément tandis que l'anneau de retenue est suscep-

tible d'âêtre déplacé axialement en passant sur cette extrémité du premier élément et d'être ensuite déformé radialement vers

l'intérieur contre l'évidement de la bague d'étanchéité.

9 Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce que la gorge présente un profil transversal en queue d'aronde et en ce que la bague d'étanchéité présente un profil complémentaire pour

s'ajuster étroitement dans cette gorge.

Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une paire d'anneaux anti-extrusion ( 35) dont la circonférence est fendue pour permettre de les placer respectivement entre les flancs de la gorge et ceux de la bague d'étanchéité, les flancs de la gorge étant dépouillés et les rebords ( 37) de ces anneaux étant repoussés par la bague d'étanchéité pour venir s'ajuster étroitement dans les dépouilles ( 36) des flancs de la gorge, ces anneaux étant faits d'une matière relativement inélastique mais néanmoins assez déformable pour permettre à leurs surfaces externes de se dilater pour venir tout près de la surface cylindrique du deuxième élément sous l'action de la dilatation axiale

de la bague d'étanchéité.

11 Joint selon la revendication 10, caractérisé en ce que les flancs se faisant face sur les anneaux anti-extrusion sont dépouillés et en ce que les flancs de la bague d'étanchéité

s'ajustent étroitement contre ces flancs desdits anneaux.

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12 Joint selon la revendication 5, caractérisé-en ce que les sur-

faces externes des lèvres convergent l'une ver l'autre.

13 Joint selon la revendication 5, caractérisé An ce que l'anneau de retnue ( 30) présente des nervures internes annulaires axialement espacées en vue de se presser étroitement contre

l'évidement de la bague d'étanchéité au voisinage de ses coins.

14 Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est percée d'un trou ( 32) faisant communiqier son côté intérieur contigu à l'évidement avec un espace sur-le coté intérieur de l'anneau de retenuzentre les nervures de celui-ci,

et en ce que ledit anneau est percé d'un trou ( 33) faisant-

communiquer cet espace avec l'extérieur de cet anneau.

Joint étanche comprenant deux éléments prévus pour être disposé télescopiquement l'un dans l'autre et des moyens d'étanchéité en matière élastique portés par le premier de ces éléments pour venir en face d'une surface cylindrique du deuxième élément quand ces éléments sont disposés télescopiquement, caractérisé en ce que ces moyens d'étanchéité comprennent des parties annulaires espacées axialement et faisant saillie pour venir en contact étanche avec la surface cylindrique du deuxième élément, lequel présente une surface de guidage à une extrémité de sa surface cylindrique, de telle sorte que les parties faisant saillie sont successivement comprimées ou décomprimées lors des mouvements relatifs des deux éléments les mettant en engagement télescopique ou les en retirant, ledit deuxième élément comportant au moins un évent pour égaliser largement la pression de part et d'autre de chaque partie annulaire assurant l'étanchéité avant la compression de cette parties lorsque les éléments viennent en engagement télescopique et avant sa décompression lorsque ces éléments se séparent O 16 Joint étanche selon la revendication 15, caractértsé en ce que l'évent comprend une rainure ménagée dans la surface cylindrique

du deuxième élément pour relier la surface de guidage à la sur-

face cylindrique à une distance de l'intersection de ces surfaces au moins égale à la largeur, à l'état comprimé, de chacune des parties en saillie O

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17 Joint étanche selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comprennent une bague d'étanchéité logée dans une gorge annulaire du premier élément, et en ce que les dites parties assurant l'étanchéité comprennent des lèvres de cette bague d'étanchéité. 18 Joint étanche selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comprennent plusieurs bagues d'étanchéité logées dans des gorges annulaires espacées

axialement sur le premier élément.

19 Joint étanche selon la revendication 15,caractérisé en ce que le deuxième élément présente une deuxième surface de guidage sur l'extrémité opposée de sa surface cylindrique, et est

pourvu d'au moins un évent supplémentaire pour égaliser large-

ment la pression de part et d'autre-de chaque partie assurant l'étanchéité avant qu'elle soit comprimée par ladite deuxième

surface de guidâge lorsque les éléments sont amenés en engage-

ment télescopique et avant sa décompression lorsque ces

éléments s'éloignent l'un de l'autre.

, Assemblage à glissement selon les-revendications 1 à 3, comprenant deux

éléments prévus dour être disposés télésco Diquement l'un dans l'autre, ca-

ractérisé en ce que le premier ( 50, Fig 12) de ces éléments présente

une gorge annulaire ( 54) venant en face d'une surface cylin-

drique ( 52) du deuxième élément ( 53) lorsque ces deux éléments sont en engagement télescopique, une bague ( 55) en matière antifriction fendue sur sa circonférence pour pouvoir être déplacée axialement autour du premier élément et amenée dans la gorge de cet élément, cette bague présentant un évidement latéral ( 56) contigu à au moins une portée annulaire faisant saillie hors de la gorge pour venir en contact glissant contre la surface cylindrique du deuxième élément, et un anneau de retenue ( 57) pouvant être déplacé axialement autour du premier

-élément pour l'amener en face de l'évidement de la bague anti-

-friction, cet anneau étant fait d'une matière déformable

radialement pour être enfoncé dans l'évidement, mais relative-

ment inélastique de telle sorte qu'il tende, une fois déformé

ainsi, à retenir cette bague dans la gorge.

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21 Assemblage à glissement selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'évidement de la bague est situé entre deux portées ( 58, 59) glissantes annulaires de cette bague, 22 Assemblage glissant selon la revendication 20, dans lequel la gorge est sur la paroi externe du premier élément, caractérisé en ce que la bague antifriction est susceptible d'être déplacée axialement sur l'extrémité du premier élément, et en ce que l'anneau de retenue est susceptible d'être déplacé axialement sur l'extrémité du premier élément puis déformé radialement

vers l'intérieur contre l'évidement de la bague.

23 Dispositif comprenant deux éléments prévus pour être disposés télescopiquement l'un dans l'autre, caractérisé en ce que le premier de ces éléments présente une gorge circonférentielle faisant face à une surface cylindrique du deuxième élément lorsque ces deux éléments sont en engagement télescopique, une bague prévue pour être installée dans cette gorge et présentant sur son côté un évidement contigu à au moins une surface annulaire de cette bague faisant saillie hors de la gorge pour venir en contact glissant avec la surface cylindrique du deuxième élément, et un anneau de retenue ayant une forme circonférencielle qui lui permet d'être déplacé axialement

autour du premier élément pour être amené en face de l'évide-

ment de la bague, cet anneau étant fait d'une matière défor-

mable radialement pour l'engager dans l'évidement, mais relativement inélastique de telle sorte que-cet anneau ayant

été ainsi déformé retienne cette bague dans cette gorge.

24 Dispositif selon la revendication 23, dans lequel l'évidement est situé entre des surfaces annulaires faisant saillie sur

le côté de la bague.

25 Dispositif selon la revendication 23, dans lequel la gorge est sur le côté extérieur du premier élément en vue d'un engagement télescopique dans un alésage du deuxième élément, caractérisé en ce que l'anneau de retenue est dêplaçable axialement sur l'extrémité du premier élément pour être

ensuite déformé radialement vers l'intérieur contre l'évide-

ment de la bague.

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26 Joint étanche comprenant deux éléments prévus pour être disposés télescopiquement l'un dans l'autre, le premier de ces éléments ayant une gorge circonférentielle venant en face d'une surface cylindrique du deuxième élément lorsque ces deux éléments sont en engagement télescopique, caractérisé en ce qu'il comprend une bague d'étanchéité en matière élastique circonférentiellement continue et susceptible

d'être déformée pour permettre de la faire passer axiale-

ment sur le premier élément et l'engager dans la gorge de cet élément, cette bague ayant un évidement latéral contigu à au moins une lèvre annulaire de cette bague faisant saillie hors de la gorge pour venir en contact étanche avec la surface cylindrique du deuxième élément, et un anneau de retenue ayant une forme circonférentielle qui permet de la mouvoir axialement sur le premier élément pour l'amener en face de

l'évidement de la bague, cet anneau étant fait d'une matière.

déformable radialement pour l'eng'ager dans l'évidement, mais relativement inélastique de telle sorte qu'une fois

déformé ainsi il retienne cette bague sur ce premier élément.

27 Joint étanche selon la revendication 26, dans lequel l'évide-

ment est entre deux lèvres annulaires saillantes sur le côté

de la bague d'étanchéité.

28 Joint selon la revendication 26 dans lequel la gorge est sur le côté externe du premier élément pour venir en engagement télescopique dans l'alésage du deuxième élément, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est susceptible d'être tendue par dessus l'extrémité de ce premier élément, et en ce que l'anneau de retenu est susceptible d'être déplacé axialement sur l'extrémité de ce premier élément puis d'être déformé radialement vers l'intérieur contre l'évidement de

la bague d'étanchéité.

29 Joint selon la revendication 26, caractérisé en ce que la gorge présente un profil transversal en queue d'aronde et en ce que la bague présente un profil complémentaire

épousant étroitement celui de la gorge.

Joint selon la revendication 26, caractérisé en ce qu'i comprend une paire d'anneaux anti-extrusion dont chacun est fendu sur sa-circonférence pour permettre de les placer respectivement entre les flancs de la gorge et ceux de la bague d'étanchéité, tandis que les flancs de la gorge sont entaillés et que les rebords desdits anneaux sont repoussées par la bague de manière à s'appliquer étroitement dans la concavité des flancs de la gorge, ces anneaux étant faits

d'une matière qui est relativement inélastique mais néan-

moins assez déformable pour permettre aux surfaces externes de ces anneaux de se dilater pour venir très près de la paroi cylindrique du deuxième élément sous l'action de la

dilatation axiale de la bague d'étanchéité.

310 Joint selon la revendication 30, dans lequel les flancs des anneaux anti-extrusion se faisant face sont concaves tandis que les flancs de la bague contigus à ces anneaux s'appliquent étroitement dans ces flancs concaves des anneaux. 32 Joint selon la revendication 27, dans lequel les surfaces

externes des lèvwes convergent l'une vers l'autre.

33 Joint selon la revendication 27, dans lequel l'anneau de

retenue présente des nervures annulaires espacées axiale-

ment, destinées a s'appliquer fortement contre l'évidement

de la bague, au voisinage des coins de cet évidement.

34 Joint selon la revendication 27, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est percée d'un trou faisant communiquer son côté intérieur contigu à l'évidement avec un espace sur le côté intérieur de l'anneau de retenue entre les nervures de cet anneau qui est percé d'un trou reliant cet espace au

côté extérieur de l'anneau.

Joint étanche du type dans lequel deux éléments sont prévus pour être disposés télescopiquement l'un dans l'autre, le premier de ces éléments portant des moyens d'étanchéité en matière élastique s'appliquant contre une surface cylindrique

du deuxième élément quand ces deux éléments sont en engage-

ment télescopique, caractérisé en ce que les moyens

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d'étanchéité comprennent des lèvres annulaires qui font saillie pour s'appliquer en contact étanche contre la surface cylindrique du deuxième élément, lequel présente une surface de guidage à une extrémité de sa surface cylindrique, cette disposition ayant pour effet que les lèvres en saillie sont successivement comprimées ou décomprimées lors des mouvements relatifs des deux éléments, et présente en outre des évents pour égaliser la pression de part et d'autre de chaque lèvre au cours de ces mouvements

télescopiques.

36 Elément tubulaire externe d'un joint étanche selon la revendi-

cation 35, caractérisé en ce que l'évent comporte une rainure ménagée dans la surface cylindrique de l'alésage de cet élément pour relier la surface de guidage à la surface cylindrique à une distance de l'intersection de ces deux surfaces qui est au moins égale à la largeur, à l'état

comprimé, de chacune de ces lèvres.

37 Joint étanche selon la revendication 35, caractérisé en ce

qu'une deuxième surface de guidage est ménagée sur l'extré-

mité opposée de la surface cylindrique du deuxième élément, et en ce qu'un deuxième évent est prévu dans cet élément pour égaliser la pression de part et d'autre de chaque lèvre d'étanchéité avant sa compression lors de l'engagement télescopique des éléments et après sa décompression lors

de leur dégagement.

38 Assemblage glissant dans lequel deux éléments sont prévus pour s'engager télescopiquement l'un dans l'autre, le premier de ces éléments présentant une gorge annulaire

venant en face d'une surface cylindrique du deuxième élé-

ment lorsque ces deux éléments sont l'un dans l'autre, une bague de matière antifriction fendue sur sa circonférence pour pouvoir être déplacée axialement sur le premier élément et introduite dans sa gorge, cette bague présentant

un évidement contigu à au moins une portée glissante annu-

laire faisant sailliè hors de la gorge pour venir en contact glissant contre la surface cylindrique du deuxième élément,

2 2532713

et un anneau de retenue ayant une forme circonférentielle qui lui permet d'être déplacé axialement sur le premier élément pour être amené en regard de l'évidement de la bague, cet anneau étant fait d'une matière déformable radialement pour l'introduire dans l'évidement de la baguer mais relativement inélastique de telle sorte qu'une fois déformé ainsi, cet anneau retienne ladite bague dans la gorge. 39 Assemblage glissant selon la revendication 38, dans lequel l'évidement est ménagé entre deux portées annulaires de la

bague, ces portées étant en saillie.

Assemblage glissant selon la revendication 38, caractérisé en ce que la bague antifriction est susceptible d'être déplacée axialement sur l'extrémité du-premier élément et en ce que l'anneau de retenue est susceptible d'être déplacé axialement sur l'extrémité de cet élément puis déformé

radialement vers l'intérieur contre l'êv idement de la bague.