Brevet FR2492045A1 — publié le 19820416

i L'invention se rapporte à un raccord perfectionné pour conduites de fluides et équivalents. Avec l'avènement de la stimulation des formations géolo- giques contenant des hydrocarbures pour améliorer la produc- tion des puits de pétrole et de gaz en mer, et avec l'avène- ment de la nécessité de maîtriser les éruptions des puits de pétrole et de gaz en mer, il est devenu de plus en plus sou- haitable de pouvoir brancher et débrancher rapidement, et de préférence à distance, les conduites de fluides reliant un na- vire à une plate-forme d'exploration ou de production en mer. Dans le passé, un procédé communément employé pour bran- cher et débrancher des conduites de fluides reliant un navire à une plate-forme d'exploration ou de production en mer com- portait l'utilisation de colliers portant des raccords filetés pour assembler l'une à l'autre les extrémités des conduites. Toutefois, l'utilisation de colliers portant des raccords fi- letés pour assembler les extrémités des conduites exige le montage manuel du collier autour des extrémités des conduites et le montage manuel des raccords filetés autour du collier. On peut se procurer un collier de ce type auprès de la Gray Tool CompanyHouston, Texas (E.U.A.) ce collier étant connu sous le nom de collier Grayloc. Il est par ailleurs connu d'utiliser un raccord hydrau- lique commandé depuis la surface dans des opérations sous ma- rines pour le raccordement à distance des conduites. On peut également se procurer un tel raccord auprès de la Gray Tool Company et il est connu sous le nom de raccord Hydraloc. Tou- tefois, ce type de raccord est d'une structure compliquée, il peut être difficile à fabriquer et, dans de nombreux cas, en- combrant à manipuler. le raccord suivant l'invention comprend un raccord à commande hydraulique qui peut être actionné à distance. Le raccord suivant l'invention comprend un corps, un cylindre à commande hydraulique qui entoure le corps et une série de pat- tes en forme de secteurs interposés entre le corps et le cy- lindre et qui attaquent sélectivement l'extrémité d'une con- duite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est une vue en coupe du raccord suivant l'in- vention; la Fig. 2 est une vue prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 sur laquelle on a omis de représenter les éléments 1 et 7 pour la clarté du dessin. Sur la Fig. 1, l'invention est représentée dans sa for- me de réalisation préférée. Le raccord à commande hydraulique 1 comprend un corps 12, un cylindre 14 à commande hydraulique et des pattes 16 en forme de secteurs. Le corps 12 comprend un élément tubulaire de forme al- longée qui présente un alésage 18 le traversant de bout en bout et muni d'un contre-alésage annulaire 20 à chacune de ses extrémités, une première extrémité 22 formant bride qui porte un épaulement annulaire incliné 23, une gorge annulaire 24, une partie filetée 26, une gorge annulaire 28 qui renfer- me une c8te circonférentielle annulaire 30 et une deuxième extrémité formant bride 32 qui porte un épaulement annulaire incliné 34 et entoure un contre-alésage annulaire 36. Les contre-alésages annulaires 20 prévus aux deux extrémités de l'alésage 18 sont formés de manière à recevoir chacun une partie d'une bague d'étanchéité 7 pour faciliter l'établisse- ment d'un raccordement étanche aux fluides entre le raccord et les conduites 1 et 2. Le cylindre 14 à commande hydraulique comprend un man- chon cylindrique 40 et un collier de tige 42. le manchon cylindrique 40 est constitué par un élément tubulaire annulaire 44 qui présente un premier alésage fileté 46, un premier alésage 48 de plus petit diamètre que l'alé- sage fileté 46, un deuxième alésage fileté 50, de plus grand diamètre que l'alésage 48, un deuxième alésage 52, de diamè- tre légèrement plus grand que le deuxième alésage fileté 50 et un troisième alésage fileté 54 de plus grand diamètre que le deuxième alésage 52. Un premier orifice fileté 58 et un deuxième orifice fileté 60 partent de la surface externe 56 de l'élément tubulaire annulaire 44 et communiquent avec le premier alésage 48. Au deuxième alésage fileté 50 de l'élé- ment tubulaire annulaire 44 est fixé un piston 62 formant chapeau. Le piston 62 comprend un piston annulaire traversé d'un alésage 64 et qui présente des gorges annulaires 66 et 68 re- cevant respectivement des garnitures d'étanchéité 70 et 72 qui, d leur tour, sont appuyés à joint étanche sur la partie externe 27 du corps 12, ce piston présentant en outre un con- tre-alésage annulaire 74 dans une extrémité, une partie ex- terne filetée 76 qui est vissée dans le deuxième alésage fi- leté 50 de l'élément tubulaire annulaire 44 et une gorge annu- laire 78 recevant une garniture d'étanchéité 80 qui, à son tour, est appuyée de façon étanche contre le premier alésage 48 de l'élément tubulaire annulaire 44. Le collier de tige 42 comprend un élément tubulaire an- nulaire 82 et un piston annulaire formant chapeau 84. L'élé- ment tubulaire annulaire 82 comprend un manchon annulaire mu- ni d'une gorge annulaire 86 qui renferme une garniture d'é- tanchéité 88 appuyée à joint étanche contre la partie externe du corps 12, ce manchon étant traversé d'un alésage 90 et présentant une bride extérieure 92 percée de plusieurs trous 94. Le piston annulaire chapeau 84 comprend un élément annu- laire qui présente dans son alésage des gorges annulaires 96 et 98 renfermant à leur tour des garnitures d'étanchéité 100 et 102 qui s'appuient sur la partie externe 25 du corps 12, une partie extérieure filetée 104 qui est vissée dans la pre- mière partie filetée 46 de l'élément tubulaire annulaire 44, une partie extérieure 106 présentant une gorge annulaire 108 qui reçoit une garniture d'étanchéité 110 établissant un joint étanche avec le premier alésage 48 de l'élément tubu- laire annulaire 44 et plusieurs trous filetés 112 qui sont ménagés dans un contre-alésage annulaire 114 lui-même formé dans la surface terminale annulaire 116 de ce piston. L'élément tubulaire annulaire 82 et le piston annulaire chapeau 84 du manchon annulaire 42 sont assemblés par le fait que la bride extérieure 92 de l'élément tubulaire annulaire 82 est partiellement logée dans le contre-alésage annulaire 114 de la surface terminale annulaire 116 de l'élément termi- nal aninulaire 84 et que plusieurs organes d'assemblage file- tés 118 traversent les trous 94 de la bride extérieure 92 et qu'une partie de ces organes est vissée dans les trous file- tés 112 de l'élément terminal annulaire 84. A la partie filetée 26 du corps -12 est fixé un piston de butée 120. Le piston de butée 120 comprend un élément an- nulaire présentant dans son alésage des gorges 122 qui ren- ferment à leur tour des garnitures d'étanchéité 124 appuyées à joint étanche sur la partie externe 25 du corps 12, une partie filetée 126 vissée sur la partie filetée 26 du corps 12 et une gorge 128 ménagée dans sa surface externe et qui renferme à son tour une garniture d'étanchéité 130 appuyée à joint étanche contre le premier alésage 48 de l'élément tubu- laire annulaire 44. Un organe conique 132 de serrage des pattes est vissé dans le troisième alésage fileté 54 de l'élément tubulaire 44 et également dans une bride annulaire 134. Une bride annulai- re 134' est également vissée sur la surface externe du man- chon cylindrique 40, à l'extrémité de ce manchon qui est à l'opposé de l'extrémité portant l'organe conique 132. L'orga- ne 132 comprend un élément annulaire traversé d'un alésage conique 136 et présentant une surface externe filetée 138 dont une partie est vissée dans le troisième alésage fileté 54 de l'élément tubulaire annulaire 44. La bride 134 comprend un élément annulaire plat qui présente un alésage fileté 140 vis- sé sur une partie de la surface externe filetée 138 de l'orga- ne annulaire 132 et oui est percé de plusieurs trous 142. Autour d'une extrémité du corps 12 sont disposés une série de pattes 16 en forme de secteurs qui sont partielle- ment logées dans la gorge annulaire 28. Chacune des pattes 16 comprend un élément 144 de forme allongée ayant sur sa surface interne, une première surface coniaue 146, une gorge 148, une première surface horizontale plane 150, une deuxième surface conique 152, une deuxième surface plane 154 horizontale, une troisième surface conique 156, une quatrième surface conique 158 et, sur sa surface externe, une première surface plate horizontale 160, une première surface conique 162, une gorge 164 qui reçoit un ressort circonférentiel 166, une deuxième surface conique 168 et une deuxième surface horizontale plate 170. Il convient de remarquer que, sur la surface interne de chaque patte 16, la deuxième surface conique 152 et la troi- sième surface conique 156 présentent des angles complémentai- res de façon à s'appuyer respectivement sur un épaulement an- nulaire incliné 34 du corps 12 et sur un élément annulaire in- cliné 3 d'une conduite 1 qui est destinée à être raccordée par le raccord 10. Bien qu' on ne l'ait pas représenté sur la Fig. 1, cha- que patte 16 comprend une entretoise 17 qui est fixée sur cet- te patte de manière à maintenir les pattes 16 dans la disposi- tion appropriée sur le tour de l'extrémité à bride 32 et de la gorge 28 du corps 12. Il convient de remarquer que les divers moyens ou gar- nitures d'étanchéité qui ont été cités plus haut peuvent être de n'importe quel type approprié, par exemple des garnitures du type des bagues toriques annulaires en élastomère ou des garnitures du type des racleurs annulaires en élastomère. Ainsi qu'on l'a également représenté sur la Fig. 1, la première extrémité à bride 22 du corps 12 est fixée à l'ex- trémité à bride 4 d'une conduite 2 au moyen d'un collier 5 muni d'organes de fixation filetés qui le fixent. Entre l'ex- trémité à bride 4 de la conduite 2 et l'extrémité à bride 22 du corps 12 est interposée une bague d'étanchéité appropriée 7 portant des garnitures d'étanchéité élastiques 8. L'autre extrémité à bride 32 du corps 12 utilise également une bague d'étanchéité appropri e 7 pour s'appuyer à joint étanche sur l'extrémité d'une conduite 1. Les extrémités à bride 22 et 32 du corps 12 peuvent être réalisées avec n'importe quelle con- figuration appropriée pour se raccorder aux conduites 1 et 2. Sur la Fig. 2, on a représenté le raccord -10 dont on a séparé la conduite 1 et la bague d'étanchéité 7. Ainsi qu'on peut le voir sur cette Figure, entre les pattes 16 sont inter- posées des entretoises 17 servant à empêcher chaque patte 16 d'entrer directement en contact avec les pattes adjacentes et à répartir les pattes 16 autour du corps 12. Les entretoises 17 peuvent éventuellement être supprimées. On décrira maintenant le fonctionnement du raccord. Après avoir relié le raccord 10 à une conduite 2 au moyen d'un collier 5 approprié et de la bague d'étanchéité 7, on peut raccorder une conduite 1 munie d'une bague d'étanchéi- té 7 appropriée au raccord 10. Dans sa position d'ouverture, le raccord 10 présente son piston chapeau 62 appartenant au manchon 14 en appui con- tre le piston de butée 120 et l'alésage conique 136 de l'élé- ment conique 132 de serrage des pattes en appui contre la première surface conique 162 des pattes 16, ce qui fait pivo- ter chacune des pattes 16 autour de la c8te circonférentiel- le 30 jusqu'à ce que la surface conique 146 s'appuie sur le fond de la gorge annulaire 28 du corps 12, ce qui repousse l'extrémité 157 de chaque patte 16 vers l'extérieur par rap- port au corps 12 de manière à permettre d'assembler à ce corps 12 une conduite i munie d'une bague d'étanchéité 7 ap- propriée. Pour placer le raccord 10 dans sa position d'ouver- ture, on raccorde une source appropriée de fluide sous pres- sion au manchon 14 du raccord 10 à travers l'orifice d'entrée fileté 58 et on applique une pression de fluide à travers cet orifice 58 entre le piston de butée 120 et le piston annulai- re 84 formant chapeau, ce qui oblige le manchon 14 à se dé- placer en translation le long de la surface externe du corps 12 jusqu'à ce que le piston chapeau 62 du manchon 14 bute contre le piston de butée 120. Lorsqu'une conduite 1 et une bague 7 ont été aboutées au corps 12 du raccord 10 pour fixer la conduite 1 à ce rac- cord 10, on relâche tout d'abord la pression de fluide de la région comprise entre le piston chapeau 62 du cylindre à com- mande hydraulique 14 et le piston de butée 120, le fluide contenu dans cette zone étant envoyé à un réservoir appro- prié, puis on relie une source de fluide sous pression appro- priée à l'orifice d'entrée fileté 60 du cylindre 14 à comman- de hydraulique et on applique une pression de fluide à tra- vers l'orifice d'entrée fileté 58, entre le piston de butée fixe 120 solidaire du corps 12 et le piston chapeau 62 soli- daire du cylindre 14, ce qui oblige le cylindre 14 à se dé- placer en translation le long de la surface externe du corps 12 jusqu'à ce que le chapeau annulaire 84 bute contre le pis- ton de butée 120. Pendant la translation du cylindre à com- mande hydraulique 14 le long du corps 12, étant donné que les pattes 16 sont sollicitées par le ressort 166 pour pivoter au- tour de la côte circonférentielle 30 et étant donné que l'élé- ment conique 132 de serrage des pattes s'écarte de la première surface conique 162 des pattes 16, ces pattes 16 basculent autour de la côte circonférentielle 30 jusqu'à ce que la deu- xième surface conique 152 et la troisième surface conique 156 soient respectivement appuyées contre l'épaulement annulaire incliné 34 du corps 12 et contre l'épaulement annulaire in- cliné 3 de la conduite 1, et que l'alésage conique 136 de 1' élément conique 132 s'appuie contre la deuxième surface coni- que 168 des pattes 16, en empêchant ainsi les pattes 16 de basculer autour de la c8te circonférentielle 30 du corps 12 pour libérer la conduite 1 du raccord 10. Pour séparer le raccord 10 de la conduite 1, il suffit de relâcher la pression de fluide ou de la laisser s'échapper à travers l'orifice d'entrée fileté 60, en même temps qu'on 3C applique cette pression à travers l'orifice d'entrée fileté 58. Revendications 1 - Raccord caractérisé en ce qu'il comprend un corps (12) traversé d'un alésage (18), un manchon cylindrique (40) disposé autour du corps et pouvant coulisser sur ce corps; et des pattes (16) en forme de secteurs qui sont montées pour basculer sur la périphérie du corps. 2 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (12) porte une côte circonférentielle (30) sur sa surface externe. 3 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon cylindrique (40) comprend: un manchon cy- lindrique (44) comportant un piston annulaire (83) formant chapeau d'extrémité fixé à l'une de ses extrémités, un piston (62) formant chapeau d'extrémité fixe à l'intérieur de ce manchon entre les extrémités de ce manchon et un élément co- nique (132) de serrage des pattes fixé à l'autre extrémité de ce manchon, et un collier de tige (42) fixé au piston annu- laire (84) qui est lui-même fixé à l'extrémité du manchon cy- lindrique (40) et qui est appuyé à joint étanche et coulisse sur une partie du corps. 4 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (12) comprend un piston de butée (120) fixé sur sa surface externe et appuyé à joint étanche et coulis- sant contre la surface interne du manchon cylindrique (40). 5 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des brides (134, 134') fixées au manchon cylindrique (40). 6 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce iqu'il comprend un élément élastique (166) de retenue des pattes (16) qui coopère avec les pattes (16). 7 - Raccord caractérisé en ce qu'il comprend un corps (12) traversé d'un alésage (18) présentant une cÈte circonfé- rentielle (30) sur sa surface externe et muni d'un piston de butée (120) également fixé sur sa surface externe; un manchon cylindrique (40) disposé autour du corps (12) et qui est.ap- puyé à joint étanche et coulissant sur le piston de butée (120) monté sur la surface externe du corps, ce manchon cy- lindrique (40) comprenant: un manchon cylindrique (44) à une extrémité duquel est fixé un piston annulaire (84) formant chapeau d'extrémité, ce manchon portant un piston (62) for- mant chapeau d'extrémité fixé à sa surface interne entre ses extrémités et un élément conique (132) de serrage des pattes fixé à son autre extrémité; et un collier de tige (42) fixé au piston annulaire (84) qui est lui-même fixé à une extré- mité du manchon cylindrique, et appuyé à joint étanche et coulissant sur une partie du corps; des pattes (16) en forme de secteurs qui sont montées pour basculer sur la périphérie du corps et dont une partie (148) bascule sur la c8te circon- férentielle (30) du corps, un élément (66) de retenue élasti- que des pattes appuyé contre les pattes; et des brides (134, 134') fixées au manchon (44). 8 - Raccord à commande hydraulique destiné à raccorder une première conduite (2) à une deuxième conduite (1), ce raccord étant fixé à une extrémité de la première conduite (2) et étant caractérisé en ce qu'il comprend: un corps (12) traversé d'un alésage (18) portant une c8te circonférentielle (30) sur sa surface externe et muni d'un piston de butée (120) qui est fixé à sa surface externe; un manchon cylindrique (40) disposé autour du corps et qui est appuyé à joint étanche et coulissant sur le piston de butée (120) prévu sur la surface du corps; des pattes (16) en forme de secteurs montées pour basculer sur la périphérie du corps, ayant une partie (148) qui bascule sur la c8te circonférentielle (30) du corps et ayant une partie (156) qui est adaptée pour coopèrer avec la deuxième conduite (1); et un élément élastique (66) de rete- nue de segments qui coopère avec les pattes. 9 - Raccord suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le manchon cylindrique (40) comprend un manchon cylin- drique (44) muni d'un piston annulaire (8) formant chapeau d'extrémité qui est fixé à l'une de ses extrémités, un piston (62) formant chapeau d'extrémité fixé à sa surface interne entre ses extrémités et un élément conique (132) de serrage des pattes fixé à l'autre extrémité de ce manchon et adapté pour attaquer les pattes (16). - Raccord suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des brides (134, 134') fixées au mwnchon cylindrique (40). 11 Raccord suivant la revendication 8, caractérisé en ce aue le manchon cylindrique comprend en outre un premier orifice d'entrée (58) et un deuxième orifice d'entrée (60) qui traversent la paroi.