Brevet FR2322322A1 — publié le 19770325

L'invention concerne une jonction hermétique filetée de tubes, en particulier de tubages de forages profonds, se composant d'un élément intérieur et drun élément extérieur, l'élément intérieur, qui comporte un filetage onique et une extrémité en col formant joint, se vissant dans l'élément extérieur qui comporte un taraudage conique et dont l'extrémité constitue une cavité cylindrique interne dans laquelle se loge le col de l'élément interne vissé dont les surfaces en bout et périphérique s'appliquent hermétiquement contre les surfaces en bout et périphérique de ladite cavité de l'élément extérieur Le modèle d'utilité de la République Fédérale d'Allemagne n0 1 906 003 décrit une jonction hermétique â filetage de ce type,dont la surface en bout du col formant joint de l'élément intérieur est plane, ctest-à- dire perpendiculaire à 1 t axe des deux éléments de la jonction, 1 t emplacement ccrrespndant de l'élément extérieur ayant également une surface perpendiculaire à cet axe. lorsque cette jonction est serrée, le col formant joint subit des efforts dans toutes les directions et la déformation de la partie antérieure du col permet à la résistance de frottement de la face en bout du col et de la surface de l'emplacement correspondant de l'élément extérieur otempecher les fuites sur ces surfaces en contact. Un inconvénient de cette jonction réside dans les grandes pressions axiales qui risquent de provoquer une usure par frottement et la destruction des pièces en cas de montages et démontages répétés. le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n0 1 243 005 décrit une jonction analogue a' filetage et à col allongé et arrondi formant joint et comportant une surface cylindrique d'étanchéité et une butée à angle droit. le brevet de la République Fédérale diAllemagne n0 1 152 873 décrit une jonction hermétique à filetage de ce type qui se caractérise par irrégularité du pas des filets et par une surface en bout conique du col formant joint et lors du vissage des deux éléments de la jonction, il se produit une traction dans les filets de l'élément intérieur et une compression dans les filets de l'élément extérieur. les forces importantes qui s'exercent sur les c8tés des filets risquent- dé détériorer ceux-ci en cas de montages et démontages répétés. la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne ( D-AS)mise à l'inspection Publique sous le n0 1 533 619 décrit une jonction hermétique de tubes filetés pour forages profonds, cette jonction comprenant également un col arrondi formant joint et comportant une surface en bout conique qui s'applique contre une surface conique analogue du fond de l'emplacement correspondant de l'élément extérieur, cette jonction se caractérisant essentiellement en ce que l'angle au sommet de ces surfaces coniques est supérieur à celui de l'autoblocage. le brevet des EUA n0 3 489 437 décrit une jonction dont la surface en bout du col formant joint comporte deux. cônes étagés qui forment un petit c8ne extérieur sur le bord extérieur de la face en bout et un grand cône interne sur le bord interne de cette face. D'après ce brevet, le matériau de l'emplacement du grand cane du col formant joint peut entre traité, rigidifié, muni d'un anneau d'acier dur, d'une couche plastique ou autre réalisé d'une autre manière destinée à réduire le risque d'usure par frottement des surfaces d'étanchéité, à abaisser la pression de surface et à bien remplir les lacunes éventuelles au moyen de la matière d'étanchéité, les jonctions selon ces deux derniers brevets sont bien étanches, mais exigent une grande exactitude de fabrication, car les surfaces opposées de ces deux éléments sont prédéterminées par certaines relations géométriques. le serrage de ces jonctions assure un hermétisme total, mais l'identité géométrique des surfaces de contact du col formant joint et de l'emplacement correspondant de ltélémenU extérieur a pour conséquence de grandes surfaces de frottement qui font courir à ces jonctions le risque d'usure par frottement et donc de détérioration. L'invention a pour objet une jonction qui évite les inconvénients mentionnés. Selon une particularité essentielle de l'invention, le col formant joint de l'élément interne comporte un arrondi convexe asphérique vers sont extrémité et sa face en bout est en ctne dont l'angle au sommet, à ltétat non vissé des éléments, est supérieur de 5 à 10 pourcents à celui de la surface en bout en ctne de meme orientation de la cavité cylindrique interne de l'élément extérieur, le diamètre réel d'une section quelconque dudit col étant inférieur au diamètre nominal, dans la m8me section, de la cavité cylindilque de l'élément extérieur de la jonction et le diamètre réel, dans ladite section, de la cavité cylindrique de l'élément extérieur de la jonction étant supérieure au diamètre nominal de ladite section du col formant joint de l'élément intérieur. La jonction hermétique à filetage de l'invention a l'avantage que sa fabrication est simple, car elle nta pas à entre aussi exacte que les jonctions de l'art antérieur; en effet, ses relations géométriques sont moins étendues, mais elle assure une étanchéité poussée meme après plusieurs démontages et remontages. Cette jonction a par ailleurs l'avantage que le risque d'usure par frottement et donc de détérioration est pratiquement éliminé, car les surfaces de contact du col et de la cavité cylindrique interne n'ont en réalité aucune identité géométrique ni les mimes cotes.Un autre avantage de l'invention est que la surface cylindrique de la cavité interne a pour effet que sa surface en bout d'appui est grande, la pression spécifique de la jonction serrée étant ainsi réduite, et par ailleurs, la surface cylindrique de l'élément d'étanchéité a pour conséquence une augmentation de l'épaisseur de sa paroi, ce facteur étant en particulier avantageux pour les tubes qui, à mimes cotes de la jonction, ont des parois d'épaisseur moindre. Ainsi, la résistance au flambage du col est accrue. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure l est une élévation avec coupe partielle de la jonction de deux tubes à l'aide d'un raccord extérieur; la figure 2 est une coupe analogue à échelle agrandie de la partie entourée par un cercle sur la figure 1 et représente la jonction non serrée; la figure 3 est un détail à échelle encore agrandie de la coupe de la figure 2; et la figure 4 est une coupe analogue à celle de la figure 2, mais représente la jonction serrée. L'élément interne 1 comporte un filetage conique 2 et son extrémité est constituée en col cylindrique 3 formant joint qui présente un arrondi convexe asphérique vers son extrémité et dont la surface en bout constitue un cone négatif 4 dont le demi-angle au sommet est égal à oc . l'élément extérieur 5 comporte un taraudage conique 6 et une cavité cylindrique interne 7 dont le fond est constitué en cane positif correspondant 8 dont le demi-angle au sommet est égal à & .Lorsque la jonction n'est pas serrée, le diamètre réel d d'une section quelconque i du col 3 est inférieur au diamètre nominal Dj, dans la section correspondante, de la cavité cylindrique 7 et le diamètre réel D, dans cette section, de cette cavité 7 est supérieur au diamètre nominal dj de ladite section du col 3 et en conséquence un interstice 9 sépare le col 3 et la cavité 7. les enveloppes aux diamètres nominaux då et Då sont représentées en lignes brisées sur la figure 3. Comme représenté sur les figures 2 et 3, le demiangle au sommet d de la surface en bout du cane 4 du col 3 formant joint n'est pas identique au demi-angle au sommet p de la surface en bout correspondante du cane 8 de la cavité cylindrique 7, de sorte qu'avant serrage de la jonction, ces surfaces coniques sont séparées par un interstice lO qui empêche avec l'interstice 9 l'usure par frottement du col 3 dans la cavité cylindrique interne 7. le montage décrit du col 3 formant joint de l'élément interne 1 dans la cavité cylindrique 7 de l'élément extérieur 5 réduit l'aire des relations géométriques de contact des deux éléments de la jonction à leurs filets coniques 2 et 6 et aux surfaces en bout des canes 4 et 8 sur lesquelles le facteur suffisant de jonction de base consiste en les zones des bords ll et 12 des éléments extérieur et intérieur 5 et 1. Cette simplification de la relation géométrique permet avantageusement, comme mentionné p#lus haut, de limiter l'exactitude exigée de la fabrication et cependant la jonction selon l'invention est encore plus hermétique que celle des réalisations antérieures, car lors du serrage des deux éléments, il se produit un glissement de la surface en bout en cone 4 du col 3 sur la surface en bout en cane 8 de l'élément extérieur 5 dans la direction de la flèche représentée sur la figure 4. Il se produit simultanément dans le m8me sens un élargissement élastique de la périphérie de l'extrémité du col 3 jusqu'à ce qu'il se créé un contact entre la surface extérieur du col 3 et celle de la cavité cylindrique 7. Il se forme ainsi un joint primaire dans la jonction. Lors du serrage des deux éléments, il se produit une déformation élastique dans la zone du bord Il de la surface en bout en c8ne 8 et en conséquence l'interstice 10 se rétrécit et un labyrinthe 13 est créé. Un joint secondaire très efficace est ainsi créé dans la jonction. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'élément extérieur est un raccord à taraudages coniques 6 et les éléments internes 1 sont des tubes à filetage conique 2. Cet exemple représente une ponction dite triple. Mais en varzarte entrant également dans le cadre de l'invention, la jonction peut être à deux éléments, l'élément extérieur à taraudage conique pouvant entre une tubulure réaliséc par exemple par élargissement de l'extrémité d'un tube. En autre variante découlant de celle-ci et conforme à l'invention, l'élément interne peut être un raccord interne comportant un filetage conique à chaque extrémité et les tubes comportant aux-embouchures un taraudage conique Il va de soi que la jonction décrite et représentée peut subir diverses autres modifications sans sortir du cadre de l'invention. ~ REVENDICATION Jonction hermétique filetée de tubes, en particulier de tubages de foragç profonds, se composant d'un élément intérieur et d'un élément extérieur, l'élément intérieur, qui comporte un filetage conique et une extrémité en col formant joint, se vissant dans l'élément extérieur qui comporte un taraudage conique et dont ltex- trémité constitue une cavité cylindrique interne dans laquelle se loge le col de l'élément intérieur vissé dont les surfaces en bout et périphérique s'appliquent hermétiquement contre les surfaces en bout et périphérique de ladite cavité de l'élément extérieur, ladite jonction étant caractétisée en ce que le col formant joint de l'élément intérieur comporte un arrondi convexe sphérique vers son extrémité et sa face en bout est en c8ne dont l'angle au sommet, à l'état non vissé des éléments, est supérieur de 5 à 10 pourcents à celui de la surface en bout, en cent, de m#me orientation de la cavité cylindrique interne de l'élément extérieur, le diamètre réel d'une section quelconque dudit col étant inférieur au diamètre nominal, dans la meme section, de la cavité cylindrique de l'élément extérieur de la jonction et le diamètre réel, dans ladite section, de la cavité cylindrique de l'élément extérieur de la jonction étant supérieur au diamètre nominal de ladite section du col formant joint de l'élément intérieur.