Brevet FR2291437A1 — publié le 19760611

L'invention se rapporte aux connecteurs de conduites et notaient aux connecteurs de conduites utilisées dans l'exploitation de puits pétroliers sous-marins. Il existe de très nombreux dispositifs de connexion permettant de raccorder des conduites de façon étanche. Cependant, lorsque ces conduites sont soumises à d'importantes contraintés ou à des variations de contraintes, comme c'est le cas des conduites sauslnarines. utilisées pour l'écoulement des produits pétroliers, l'étanchéité des joints peut devenir insuffisante dans certaines conditions et des fuites apparaissent. L'objet principal de la présente invention est un connecteur pour conduites susceptibles d'strie soumises à d'impOrtantes contraintes, caractérisé en ce que la force d'application des joints d'étanchéité sur la conduite et sur le moyen de raccordement est exercée au moyen d'un poussoir actionné par une vis sans fin et au moins un manchon tournant autour de son axe. Une telle structure présente un ensemble d'avantages que l'on ne retrouve dans aucun systèMe antérieur et not#'ent celui de pouvoir resserrer les joints d'étanchéité à tout "'o"'nt et quel que soit le diantre des conduites à raccorder. En effet, il existe bien des connecteurs permettant d'éviter le desserrage des joints par l'utilisation d'un fluide servant, d'une part, de moyen de commande hydraulique pour appliquer des pistons contre les joints à serrer et, d'autre part, de moyen de blocage des pistons pour maintenir le serrage des joints, le fluide utilisé étant un mélange autodurcissable.Cependant, si des fuites viennent à apparaître si cours de l'utilisation de la conduite, le resserrement des joints devient impossible en raison du mélange durci obstruant ltacces aux pistons. On doit donc procéder au remplacement du connecteur ou à l'installation d'un autre moyen d'étanchéité, ces opérations étant difficiles et conteuses. Inversement, Si l'on utilise des connecteurs dont le serrage des joints s'effectue par la seule poussée qu'exerce un fluide hydraulique non durcissable sur des pistons, on peut resserrer les joints en cas de fuites par une nouvelle introduction de fluide hydraulique mais on perd alors les avantages inhérents au blocage des pistons par un corps solide obtenu par durcissement du fluide de pression. Il existe encore pour le raccordement des tubes usuels, généralement de diamètre bien inférieur à 10 cm, de multiples moyens de raccordement utilisant des écrous de serrage servant à appliquer un joint contre les pièces à raccorder au moyen dune bague, un collier conique strix assurant la retenue du tube par le serrage de l'écrou.En cas de fuites, on pourrait donc encore songer à resserrer ces écrous mais on se heurte à l'impossibilité pratique d'utiliser un tel système lorsque les conduites à raccorder ont un diamètre supérieur aux tubes usuels et sont soumises à des efforts longitudinaux importants pouvant se produire dans un sens ou dans un autre et notamment lorsque l'on ne peut disposer librement des extrémités des conduites en vue de les utiliser par exemple comme moyen de butée sur le connecteur. En d'autres termes, non seulement il n'existe pas de connecteurs à écrous assurant le maintien de chaque tube à raccorder dans des sens opposés mais, si lton tentait d'utiliser ce mode de serrage, on serait amené à utiliser au moins quatre écrous.Deux seraient utilisés pour chaque tube, l'un assurant le blocage du tube dans un sens, l'autre le blocage dans l'autre sens, de sorte que tout raccordement de conduites immergées de diamètre supérieur aux tubes usuels nécessiterait, d'une part, des efforts considérables pour serrer des écrous de dimensions exceptionnelles et, d'autre part, des dispositifs de commandez soit complexes et cotteux, soit mal adaptés à la transmission d'efforts de plusieurs dizaines de tonnes. Par contre, le connecteur objet de l'invention permet à la fois de réduire de moitié le nombre des moyens de commande et de pouvoir aisément répartir les efforts en utilisant plusieurs dents d'une roue dentée engrenant avec la vis, cet ensemble constituant en outre un réducteur pouvant astre aisément manoeuvré soit manuellement, soit par tout moteur. Dans ces conditions, le resserrement des joints devient possible sans dispositif complexe et sans perte de temps prohibitive. Un autre objet de l'invention est un connecteur du type indiqué dont les joints peuvent titre resserrés à tout moment mtme lorsque les conduites sont immergées depuis une longue période, le connecteur étant caractérisé en outre en ce que la vis sans fin et le pignon qu'elle entrain sont incorporés dans une structure étanche limitée par les joints et en ce que l'espace étanche formé après serrage des joints est rempli d'un fluide anticorrosif. On dispose ainsi d'un connecteur capable de maintenir serrées des conduites soumises à d'importants efforts de traction ou de compression, le connecteur pouvant rester immergé pendant de longues périodes tout en étant certain de pouvoir resserrer à tout moment les joints d'étanchéité sans dispositif motteux et sans perte de temps prohibitive. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattiont au cours de la description suivante faite en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré d'un connecteur conforme à l'invention et quelques unes de ses variantes. Sur le dessin La figure 1 est une vue partielle en coupe axiale du connecteur avant serrage des joints d'étanchéité, la figure 2 la vue en coupe axiale du connecteur de la figure 1 après serrage des joints, la figure 3 une vue en coupe transversale faite le long de la ligne III-III de la figure 1, la figure 4 une représentation schématique du connecteur après le raccordement de deux éléments de conduites, la figure 5 une représentation schématique d'un connecteur adapté pour la réception d'un seul élément de conduite, la figure 6 une représentation schématique d'une première variante du connecteur de la figure 5, et la figure 7 une seconde variante du connecteur de la figure 5. L'ensemble connecteur de la figure 1 a été désigné par la référez'ce générale 1. Il est pourvu d'un moyen de commande constitué de la vis sans fin 2 engrenant avec la roue dentée 4. La vis sans fin 2 est portée par l'axe 5 monta au moyen de roulements 6 dans un bottier 7 soudé sur l'enveloppe cylindrique 10 du connecteur 1. Des cames 11 et 12 à profils internes coniques 13 sont dimensionnées pour, permettre l'insertion, entre ces profils et le cté externe de la conduite 3 que l'on désire raccorder, de pièces de serrage 14 et 15, de joints d'étanchéité 16 et 17 et de poussoirs 18 et 19.Ces poussoirs sont actionnés par des filetages de sens opposés 20 et 21 d'un manchon fileté 22 entratné par la roue dentée 4 au moyen de clavettes ou de nervures 8 par exemple, pénétrant dans des rainures de l'autre pièce. Le manchon 22 et sa roue d'entraînement 4 sont montés coaxialement l'aide 1' aide des paliers 9 qui servent également de butées axiales à la roue 4. Leurs axes cofflcident avec celui de l'enveloppe cylindrique 10. Les parties des extrémités des poussoirs 17 et 18 opposées aux filetages 20 et 21 sont guidées latéralement par tout moyen approprié, glissières 23 et 24 par exemple, afin de permettre leur déplacement longitudinal sans rotation. Ainsi, il suffit d'introduire le tube 3 dans le connecteur 1 puis d'entratner l'arbre 5 de la vis sans fin 2 par son extrémité ou son embout 25, figure 3, pour commander la rotation de la roue dentée 4 avec une réduction de la vitesse d'entratnement choisie en fonction des forces requises. La rotation de la roue dentée 4 entrain å son tour la rotation du manchon 22 et par conséquent les déplacements en sens inverses des poussoirs 18 et 19 par la rotation des filetages 20 et 21, des joints 16 et 17, ainsi que des pièces de serrage 14 et 15 dont les stries de sens opposés empêchent tout déplacement latéral de la conduite 3, l'extrémité libre de la conduite ne comportant pas de filetage. On élimine toute trace d'eau à l'intérieur du connecteur par une injection d'huile ou de tout autre fluide anticorrosif au moyen des orifices 31 et 32 que l'on obture normalement à l'aide de toute valve ou bouchon appropriés. On obture de mtme normalement l'accus à l'embout de l'arbre 25 par un chapeau étanche 27, des joints 28 protégeant l'arbre 5 pendant la commande du serrage. On teste l'étanchéité du connecteur par simple introduction d'un fluide sous pression par l'un des orifices 31, 32. Dans l'exemple représenté figure 4, l'enveloppe cylindrique 10 du connecteur 1 représenté aux figures 1 à 3 se prolonge au-delà de la ligne 26 qui peut etre considérée comme l'axe de symétrie de ce connecteur. Une seconde vis sans fin 29, analogue à celle du connecteur 1, commande le dispositif de serrage décrit pour le raccordement d'une conduite 30 que l'on introduit dans le connecteur du cOté opposé à la conduite 3. Si, pour quelque raison que ce soit, des fuites apparaissent, soit du cOté de la conduite 3, soit du côté de la conduite 30, il suffit de retirer les chapeaux des extrémités des arbres des vis 2 et 29 et d'entratner ces arbres pour obtenir un nouveau serrage des joints tels que 16 et 17. Il va de soi que de nombreux changements peuvent titre apportés dans les moyens et les formes représentées sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le connecteur 1 représenté aux figures 1 à 3 pourrait se terminer par une bride 33, figure 5, de meme axe que l'enveloppe cylindrique 10 ou au contraire se terminer par une bride oblique dont l'axe fait un angle déterminé avec celui du connecteur De laéme, le connecteur 1 pourrait comporter encore un assemblage à rotule 34, figure 6, facilitant le raccordement à un autre connecteur ou une autre conduite, l'élément 35 pouvant éventuellement se terminer par une bride ou comporter encore une vis sans fin pour pouvoir être raccordé une autre conduite 30. L'exemple de la figure 7 montre encore un connecteur permettant un resserrage éventuel des joints mais combiné à un raccord flexible 36. Bien que la vis sans fin 2 puisse entratner, cofflme précédemment, le déplacement de poussoirs tels que 16 et 17 dans des sens opposés, on peut aussi, lorsque l'extrémité 37 de la conduite s'y preste, utiliser un manchon 38 ne possèdant qu'un seul filetage pour le déplacement du poussoir 39, le joint 40 se trouvant compris entre l'épaulement 41 du connecteur 42, sur l'extrémité tronconique duquel yient buter l'extrémité chanfreinée 37 de la conduite 3, et le poussoir 43 non actionné par le manchon 38. Lorsque l'on commande la vis sans fin 2, le poussoir 39 comprime le joint 44 en repoussant la pièce de blocage 45 contre la conduite 3. Le manchon 38 repousse ensuite le poussoir 43 contre le joint 40 en glissant longitudinalement par rapport à la roue dentée 4, le mode d'entrahrement du manchon 38 étant identique à celui du manchon 22 de la figure 3. Quant à la liaison du flexible 36 incorporé au connecteur 42, elle ne fait pas partie en soi de l'invention et peut titre quelconque. Ainsi, lorsque l'une des conduites n'est soumise qu'à des efforts dirigés dans un seul sens ou que de tels efforts n'ont pas d'incidence dans un sens déterminé, on peut utiliser des connecteurs de ce type, le resserrement des joints s'effectuant comme décri t précédemment. REVENDICATIONS le) Connecteur pour conduites susceptibles d'etre soumises à de fortes contraintes dont les moyens de raccordement comportent au moins une pièce de serrage autobloquante pour éviter le retrait d'au moins une conduite, un carter -et des joints assurant l'étanchéité du raccordement desdites conduites, caractérisé en ce que la force d'application des joints sur la conduite à raccorder et sur les moyens de raccordement est exercée à l'aide d'une vis sans fin montée dans des paliers incorporés au carter et d'un manchon, l'axe de la vis sans fin conservant sa position pendant le serrage et le manchon tournant autour de son axe de rotation pour commander le déplacement en sens opposé de deux poussoirs vers les joints, l'un des joints au moins permettant la séparation étanche entre le milieu extérieur et-le mécanisme de commande desdits joints. 2 ) Connecteur tel que revendiqué en 1 dans lequel les poussoirs sont guidés pour se déplacer sans rotation parallèlement à l'axe du connecteur. 3 ) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 et 2 dont la vis sans fin est incorporée dans un bottier étanche solidaire du connecteur, l'entratnement de la vis s'effectuant par l'extrémité de son arbre accessible par un orifice dudit bottier, un joint entre l'arbre et le bottier maintenant 1' étanchéité de celui-ci. 4X) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 dont le manchon comporte au moins un filetage et est entrainé en rotation lors de la commande de la vis sans fin. 50) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 4 dont le manchon commandé par la vis sans fin se déplace longitudinalement par rapport à celle-ci. 6 ) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 5 dont le manchon est entrasse en rotation par une roue dentée commandée par la vis sans fin, ltentrainement du manchon s'effectuant par un moyen permettant le déplacement longitudinal du manchon par rapport à la roue dentée. 7 ) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 4 dont le manchon est commandé en rotation par la vis sans fin sans déplacement longitudinal. 80) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 7 dont le mancton comporte un filetage à chacune de ses extrémités, les filetages étant de sens opposés. 90) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 8 dont les pièces de serrage sont entratnées à la suite du déplacement des poussoirs, soit au cours du serrage des joints, soit au cours de leur resserrement. 10 ) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 9 comprenant une enveloppe externe comportant un moyen d'accès à l'arbre d'une vis sans fin et à l'une de ses extrémités un tube flexible ou une bride droite, oblique ou à rotule. 110) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 9 dont l'enveloppe externe comporte des accès A deux vis sans fin entrafnant chacune un manchon cylindrique, chacune des vis sans fin assurant la fixation d'une conduite. 120) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 10 dont le manchon comporte un seul filetage à l'une de ses extrémités, le déplacement du poussoir situé du côté non fileté s'effectuant par le déplacement longitudinal du manchon. 130) Connecteur tel que revendiqué en 10 dont le joint situé du cOté du manchon dépourvu de filetage bute sur un épaulement interne du connecteur, cet épaulement se terminant par une forme tronconique servant de butée à l'extrémité de la conduite à raccorder. 14v) Connecteur tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 13 comprenant des moyens pour éliminer toute trace d'eau dans l'espace compris entre les joints et pour le remplir d'un fluide anticorrosif.