Brevet FR2429935A1 — publié le 19800125

La présente invention est relative à un émerillon. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, des émerillons destinés à travailler sous des charges élevées, dans des conditions particulièrement difficiles, comme c'est par exemple le cas des émerillons équipant les chaînes d'ancrage des plateformes de forage en mer. De façon générale, les émerillons actuellement connus comportent une partie mâle et une partie femelle dont chacune porte par exemple ltextrémité d'une chaîne ou un crochet ; ces deux parties sont montées à rotation relative autour d'un axe pour autoriser une telle rotation relative des organes qu'ellesportent,mais présentent par contre des dispositions complémentaires définissant une butée s t opposant aux efforts qui leur sont appliqués suivant i axe, notamment dans le sens d1un éloignement relatif des organes qutellespor- tent. Habituellement, la butée est définie par deux faces transversales par rapport à llaxev ltune en regard de l'autre, respectivement sur l'une et l'autre parties, ces deux faces étant en contact directement ou par l'intermédiaire d'une bague dTun matériau offrant des caractéritiques de glissement plus élevées. Or, il apparaît que même lorsqu'une telle bague est prévue, la rotation relative des deux parties de l'émerillon est très difficile lorsque que celui-ci subit une traction tendant à éloigner ses deux parties ; ainsi, les émerillons d'ancrage des plateformes de forage en mer, lesquel$ subissent pratiquement constamment des efforts pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de tonnes, remplissent difficilement leur rôle dans leur conception actuelle. En outre, les possibilités de rotation relative des deux parties de itémerillon s'amenuisent dès que celui-ci est utilisé dans une position où l'axe de rotation qu?il définit ntest plus vertical, car ses deux parties se gauchissent par rapport à l'axe et se coincent ; les émerillons des chaînes d' ancrage des plateformes de forage en mer travaillent précisément obliquement. Ces inconvénients sont d'autant plus marqués que les émerillons actuellement connus sont sujets aux infiltrations, entre leurs zones en contact, des fluides ou des diverses particules du milieu ambiant , et notamment de l'eau de mer et du sable dans le cas d'émerillons à usage marin, ce qui provoque une détérioration rapide de leurs surfaces en contact et la dégradation rapide de leur aptitude à a rotation relative. Le but de la présente invention est de remédier à l'ensem- ble de ces inconvénients en proposant un émerillon dont les deux parties puissent tourner l'une par rapport à l'autre même lorsqu'elles subissent une traction élevée dans le sens d'un éloignement, dont les deux parties restent coaxiales même lorsque l'émerillon est amené à travailler dans une position oblique ou horizontale, et dont les zones en contact mutuel à rotation soient isolées de l'ambiance extérieure et des infiltrations de toute sorte A cet effet, l'invention propose un émerillon dont les deux parties présentent des zones coaxiales complémentaires qui, judicieusement conçues pour maintenir fermement ces deux parties en position coaxiale, permettent de transformer en effort axial, au niveau de la butée, toute traction subie par l'émerillon même si celui-ci est en position oblique, en évitant ainsi le gauchissement et le coincement de ltémerillon ou une usure prématurée de la butée dans certaines zones. L'invention propose en outre d'intercaler entre ces zones complémentaires des moyens d'étanchéité tels que des joints et de la graisse sous pression, et de donner aux deux parties de l'émerillon une forme judicieusement choisie, de telle sorte que les moyens de butée soient isolés au mieux de l'extérieur. I1 est alors possible d'utiliser comme moyens de butée des dispositifs délicats tels que des roulements à billes ou à rouleaux, qui sont habituellement inutilisables pour équiper les émerillons du fait de leur vulnérabilité aux efforts qui ne sont pas parfaitement centrés et aux agents corrosifs et abrasifs. Il en résulte une efficacité accrue de l'émerillon selon 1 invention, et une longue conservation de cette efficacité du fait de la protection procurée à la butée. L'émerillon selon l'invention, comportant une partie mâle et une partie femelle complémentaires mobiles à rotation relative autour d'un axe longitudinal et munies complémentairement de moyens de butée s opposant à un déplacement relatif suivant 1 axe, est caractérisé en ce que les deux parties présentent respectivement au moins une zone longitudinale complémentaire, de révolution autour de l'axe, les dites zones respectivement des deux parties étant en contact mutuel étroit, à coulissement relatif. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'au dessin annexé qui fait partie intégrante de cette description. La figure unique montre une vue d'un émerillon selon l'invention, en coupe partieEepar un plan englobant l'axe de rotation. On a désigné respectivement par 1 et par 2 la partie mâle et la partie femelle de ltémerillon, dont chacune comporte dans l'exemple illustré un anneau, respectivement 3 et 4, propre à recevoir un maillon d'une chaîne ; on pourrait cependant prévoir le remplacement des anneaux 3 et 4 par tout autre moyen de liaison de la partie correspnndante de ltémerillon avec un dispositif quelconque, et par exemple par une chape, par un crochet, etc..., la liste des accessoires de levage ou de traction pouvant être associée à l'émerillon n'étant pas limitative. Hormis au niveau des anneaux 3 et 4, chacune des deux parties 1 et 2 de l'émerillon est intégralement de révolution autour d'un axe longitudinal commun 5 qui définit l'axe de rotation relative de ces deux parties ; les anneaux 3 et 4 sont disposés respectivement à l'une et l'autre extrémités transversales de ltémerillon si l'on prend l'axe 5 comme référence. Notamment, les deux parties 1 et 2 présentent une périphérie extérieure, respectivement 6 et 7, cylindrique de révolution autour de l'axe 5 et d'un diamètre égal, ces deux périphéries 6 et 7 se raccordant bout à bout dans une zone médiane de ltémerillon. En retrait vers l'axe 5 par rapport à ces périphéries 6 et 7, la partie mâle 1 comporte un piton 8, de révolution autour de l'axe 5, en saillie vers la partie 2 et comportant à l'intérieur d'une chambre interne 9 de celle-ci, également de révolution autour de l'axe 5, une zone de diamètre supérie ur 10, également de révolution autour de l'axe 5, emprisonnée à l'intérieur de la chambre 9 par un col 11 complémentaire du piton 8 et présentant par conséquent des dimen sions transversales inférieures à celles de la zone 10 ; pour des raisons de montage, la zone élargie 10 du piton 8 est définie par une bague annulaire 12 rapportée par exemple par vissage sur celui-ciXquant à lui d'une pièce avec le reste de la partie 1 de même, le col 11 correspondant à une zone de la partie 2 en étranglement par rapport à la chambre 9 de cellee-ci est défini par une bague annulaire 13 rapportée sur le reste de 1 partie 2 par exemple par vissage ; la solidarisation de la bague 12 a.re c le piton 8 et celle de la bague 13 avec le reste de la partie 2 peuvent etre rendues définitives par tout moyen, et par exemple respectivement par une vis 14 formant clavette entre le piton 8 et la bague 12 et par soudure en 15 au niveau de la périphérie extérieure cylindrique 7 de la partie 2. De sa périphérie extérieur e cylindrique 6 vers l'axe 5, la partie 1 de l'émerillon présente successivement une face 16 annulaire, plane, transversale par rapport à l'axe 5, puis une face 17 cylindrique de révolution autour des'axe 5 et tournée vers celui-ci, puis une face annulaire plane 18, transversale par rapport à l'axe 5, à laquelle le piton 8 se raccorde par une face tronconique 19, de révolution autour de l'axe 5, laquelle converge dans le sens d'un éloignement par rapport à la face 18 et est tournée vers l'extérieur par rapport à l'axe 5 ; à la zone de plus petit diamètre de cette face 19 se raccorde une face 20 cylindrique de révolution autour de l'axe 5 et tournée dans le sens d'un éloignement par rapport à celui-ci, laquelle face 20 définit la périphérie extérieure du piton 8 et porte, à l'opposé de la face 19, la bague 12 ; cette bague 12 présente à proximité immédiate de la face 20 une face annulaire plane 21, transversale par rapport à l'axe 5 et tournée vers la face 18 ; la périphérie extérieure de la face 21 se raccorde à une face 22 cylindrique de révolution autour de l'axe S et orientée dans le sens d'un éloignement par rapport à celui-ci. dans l'exemple illustré - -. laquelle face 22 présente/un diamètre intermédiaire entre celui de la face 20 et celui de la face 17 ; à la face 22 se raccorde d'autre part, à ltopposé de la face 21, une face 23 d'orientation identique à celle de la face 21 et qui relie la face 22 à une face 24 cylindrique de révolution autour de llaxe 5 et tournée dans le sens d'un éloignement par rapport à celui-ci9 laquelle face 24 présente dans l'exemple illustré / un diamètre sensiblement voisin de celui de la face 17 ; la face 24 est par ailleurs raccordée à la périphérie extérieure circulaire d'une face plane 25, transversale par rapport à l'axe 5 avec une orientation inverse de celle des faces 21 et 23, laquelle face 25 définit l'extrémité transversale commune du piton 8 et de la bague 12 définissant la zone de diamètre supérieure 10 de ce piton. En regard de chacune de ces faces 16 à 25 de la partie mâke 1, la partie femelle 2 présente une face de forme et d'orientation 'complémentaires, respectivement 26 à 35. Les faces 17, 19, 20, 24 sont en contact à coulissement respectivement avec les faces 27, 29, 30 et 34 de façon à assurer un maintien efficace des deux parties 1 et 2 de l'émerillon en position coaxiale, suivant l'axe 5 ; entre ces faces étroitement complémen taires sont de préférence prévus des joints d'étanchéité annulaires, à savoir dans l'exemple illustré un joint d'étanehéité annulaire 36 logé dans la face 17 au contact ne la face 27 et un joint annulaire 37 logé dans la face 30 au contact de la face 20, pour éviter les infiltrations entre les deux parties 1 et 2 de l'émerillon. A cet effet, on a prévu également entre les faces en regard 16 et 26, qui présentent un écartement relatif suivant l'axe 5, un joint annulaire c'étanchéité 38 présentant une lèvre annulaire, respectivement 39 et 40, nu contact ce chacune des faces 16 et 26; les deux lèvres 39 et 40 définissent, en coupe par un plan transversal tel que le plan de coupe de la figure, un profil en V ouvert Gans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe 5, ae telle sorte qu'une pression notamment liquide exercée de l'extérieur de l'émerillon vers l'intérieur tende à appliquer les deux lèvres 39 et 40 respectivement contre les faces 16 et 26 pour améliorer l'étanchéité entre ces faces. L'étanchéité entre les zones en regard des deux parties 1 et 2 peut également être améliorée par injection d'une substance hydrophobe telle que de la graisse, à une pression fonction des cnnditions de pression ambiantes dans lesquelles sera amené à travailler 1 émerillon, entre ces différentes zones en regard ; on a par exemple prévu à cet effet, dans la bague 13, des graisseurs 41 et 42 per- mettant d'injecter de la graisse, depuis la périphérie cylindrique 7 de la partie 2, respectivement entre les zones complémentaires situées entres les joints 36 et 37, et notamment entre les faces en regard 18 et 28 qui sont légèrement décalées suivant l'axe 5, et d'autre part, via des conduits aménagés notammentdans la bague 12, entre les faces complémentaires situées au-delà du joint 37 vers l'intérieur de la chambre 9, et notamment entre les faces 25 et 35 qui sont également légèrement décalées suivant l'axe 5. La graisse ainsi injectée sous pression dans la totalité des espaces libres entre les zones en regard des deux parties 1 et 2 de l'émerillon rend celui-ci étanche à toute infiltration, et en assure en outre la lubrification à la rotation relative de ses deux parties 1 et 2 autour de l'axe 5. La bonne étanchéité de l'émerillon et le bon maintien de ses deux parties 1 et 2 en position coaxiale permettent d'utiliser, pour autoriser la rotation relative de ces deux parties 1 et 2 autour de l'axe 5 en s'opposant à leur mouvement relatif suivant cet axe, notamment dans le sens d'un éloignement relatif, des dis positifs beaucoup plus délicats que dans le cas des émerillons traditionnels où de tels dispositifs se détérioreraient trop rapidement. On a par exemple illustré, assurant une butée suivant l'axe 5 entre les faces en regard 21 et 31 écartées d'une distance convenable, une butée à rouleaux 43 dont la périphérie interne épouse la périphérie cylindrique 20 du piton 8 à proximité immédiate de la face 21 de sa zone de diamètre supérieur 10 et dont la périphérie extérieure épouse la face 32 de la partie 2, laquelle face 32 est décalée suivant une direction longitudinale par rapport à la face complémentaire 22 de la bague 12. Naturellement, la butée à rouleaux 43 pourrait être remplacée par des butées de conception technique différente, comme par exemple une rondelle de frottement, une butée à billes, une butée hydrostatique, etc.... On a en outre prévu dans l'exemple illustré une butée susceptible d'entrer en action au cas où une traction appliquée suivant l'axe 5 dans le sens d'un éloignement relatif des deux parties 1 et 2 atteindrait une intensité telle que la compression qui en ré- sulte au niveau de la butée 43,entre les faces 21 et 31 tendant alors à se rapprocher, risque de provoquer l'endommagement de celle-ci ; cette deuxième butée cnnsiste en une bague annulaire de frottement 44 intercalée entre les faces en regard 23 et 33 convenablement écartées, la périphérie intérieure de cette bague 14 étant au contact de la face 22 et sa périphérie extérieure au contact de la face 34, qui se prolonge au-delà de la face 23 par rapport à la face complémentaire 24, suivant l'axe 5. L'émerillon qui vient d'être décrit est sujet à de nombreuses variantes ne sortant pas de l'esprit de l'invention, dans le but d'améliorer son étanchéité et le maintien de ses deux parties 1 et 2 en position çoawale. Ces variantes peuvent être notamment liées au mode de raccordement de la bague 13 au reste de la partie 2 de l'émerillon ; ainsi, dans l'exemple non limitatif illustré, on a prévu un joint annulaire d'étanchéité entre la périphérie extérieure de la zone filetée de la bague 13 et la périphérie intérieure de son logement dans l'autre pièce formant la partie 2 de l'émerillon, et une chambre annulaire 46 propre à recevoir de la graisse sous pression via le graisseur 42, dans la zone annulaire de la face 34 où se raccordent dans le cas de l'exemple illustré la pièce 13 et le reste de la partie 2 de l'émerillon ; les faces 24 et 34 présentent à cet effet, à ce niveau, un décrochement annulaire décalé ; une autre chambre apte à recevoir de la graisse sous pression est aménagée à l'intersection des faces 34 et 33, à la périphérie extérieure de la bague 44. On peut en outre prévoir tout traitement anti-corrosion ou anti-grippant voulu notamment entre les deux parties de l'émerillon. REVENDICATIONS 1) Emerillon comportant une partie mâle et une partie femelle complémentaires, mobiles à rotation relative autour d'un axe longitudinal et munies complémentairement de moyens de butée s'opposant à leur déplacement relatif suivant l'axe, la partie mâle comportant un piton de révolution autour de l'axe, engagé dans un passage complémentaire de la partie femelle,et deux zones de dimensions transversales supérieures à celles du piton, respectivement de part et d'autre de ce dernier suivant l'axe, respectivement à l'extérieur et à l'intérieur d'un logement de la partie femelle, caractérisé en ce que la zone de la partie mâle située à l'extérieur du logement de la partie femelle recouvre extérieurement la partie femelle au moins sur une partie de sa longueur, et en ce que les parties respectivement mâle et femelle présentent à ce niveau respectivement une périphérie interne et une périphérie externe de révolution autour de l'axe et presentant une forme et des dimensions sensiblement identiques pour autoriser un contact mutuel étroit à coulissement relatif. 2) Emerillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la péri phérie interne de la partie mâle et la périphérie externe de la partie femelle comportent des zones complémentaires cylindriques de révolution autour de l'axe. 3) Emerillon selon la revendication 2, le logement de la partie femelle étant fermé sur la zone du piton située à l'intérieur , caractérisé en ce qu'il comporte au moins un joint d'etanchelte entre les dites zones cylindriques com plementai res. 4) Emerillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, le logement de la partie femelle étant fermé sur la zone du piton situee à l'intérieur, caractérisé en ce que la partie mâle et la partie femelle présentent, au-delà respectivement de la dite périphérie interne et de la dite périphérie externe dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe, deux faces annulaires transversales en regard l'une de l'autre et, entre les dites faces, un joint annulaire d' étanchéité. 5) Emerillon selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dit joint présente deux lèvres annulaires en contact respectivement avec l'une et l'autre faces annulaires et définissant une section transversale en V ouverte dans le sens d'un éloignement par rapport à l'axe. 6) Emerillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, le logement de la partie femelle étant fermé sur le piton et rempli d'une substance hydrophobe telle que de la graisse, caractérisé en ce que les zones en regard respectives de la partie mâle et dela partie femelle situées respectivement entre le piton ou le passage pour celui-ci et la zone de recouvrement mutuel délimite une chambre également remplie d'une substance hydrophobe telle que de la graisse. 7) Emerillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, les moyens de butée comportant notamment une butée a billes ou à rouleaux intercalée entre deux zones transversales annulaires respectivement de la partie mâle et de la partie femelle tendant à se rapprocher lorsque les parties respectivement mâle et femelle tendent à s'eloigner suivant l'axe, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de butée auxiliaires intercalés entre deux zones annulaires transversales respectivement de la partie mâle et de la partie femelle tendant à se rapprocher lorsque les parties respectivement mâle et femelle tendent à s'éloigner suivant l'axe, pour établir une butée entre les deux parties de l'é- merillon dans le sens d'un éloignement suivant l'axe en cas de compression longitudinale des moyens de butee principaux. 8) Emerillon selon la revendication 7, caractérise en ce que les moyens de butée auxiliaires comportent une bague annulaire de frottement.