Brevet FR2520049A1 — publié le 19830722

* 9 La présente invention concerne leskraccords de tubesou de tuyauteriesqui peuvent être utilisés notam- ment mais non exclusivement pour le raccordement de tron- çons de tuyauterie ou tigesd'un train de tiges de forage. Plus précisément, elle concerne des perfectionnements du int de tige décrit dans le brevet britannique n 1 573 945 et dans les demandes de brevets britanniques no 78 44 120 et 81 16 889. Le brevet britannique N O 1 573 945 décrit un raccord pour tube qui comprend un organe tubulaire for- mant vis ayant une surface périphérique externe tronconique et un organe tubulaire formant manchon ou boîte, ayant une surface périphérique interne tronconique correspondant à la surface périphérique externe tronconique de l'organe 1 S mâle ou à vis Lors du fonctionnement, les deux organes sont montés télescopiquement et sont verrouillés axia- lement par des gorges et des saillies annulaires qui coo- pèrent et qui sont formées sur les surfaces périphériques, les saillies et les gorges étant espacées le long des deux surfaces. Lors du montage télescopique des deux organes, ceux-ci sont initialement introduits télescopiquement jusqu'à ce que le contact soit assuré entre les surfaces des crêtes des saillies et les surfaces comprises entre les gorges au moins aux extrémités des parties des sur- faces qui se recouvrent Du fluide hydraulique sous pres- sion peut alors être transmis entre les parties de sur- faces qui se recouvrent afin que l'organe femelle soit dilaté et/ou que l'organe mâle soit contracté et permette ainsi une introduction télescopiquecomplète des organes. Il est commode de réaliser des saillies et des gorges qui ont des distances axiales relativement faibles afin que l'étendue axiale des deux organes soit réduite, mais cette caractéristique peut signifier qu'un emboîtement complet des organes l'un dans l'autre aprè S leur mise en contact initial nécessite le déplacement des saillies individuelles au-delà d'au moins une gorge avant que cha- r'- que saillie soit alignée sur la gorge dans laquelle elle pénètre S'il existe une faible réduction de la pression du fluide hydraulique soit du fait d'un défaut de fonc- tionnement de l'alimentation soit à cause d'un échappement intempestif soudain du fluide hydraulique entre les parties des organes en recouvrement, les saillies et les gorges peuvent risquer de venir en prise avant que les organes soient totalement introduits l'un dans l'autre, et la séparation des saillies et des gorges peut se révéler impossible. L'invention concerne un raccord pour tube com- prenant un organe tubulaire mâle ayant une surface péri- phérique externe tronconique et un organe tubulaire femelle destiné à loger l'organe mâle et à être en prise avec celui-ci, cet organe femelle ayant une surface périphérique interne tronconique qui recouvre la surface tronconique de l'organe mâle lorsque les organes sont totalement en prise, et les surfaces tronconiques des organes comportent des gorges et des saillies annulaires espacées axialement et destinées à coopérer afin qu'elles verrouillent axia- lement les organes l'un par rapport à l'autre, des paires correspondantes de saillies et de gorges étant en prise lorsque les organes sont en position de coopération com- plète, les paires de saillies et de gorges ayant des éten- dues axiales différentes et étant disposées de manière que, lorsque les organes sont mis en coopération complète dans toutes les-positions intermédiaires des organes, après mise en contact superficiel initial des surfaces tronconiques, il existe un contact entre les crêtes de certaines saillies au moins et des surfaces comprises entre les gorges qui sont espacées le long des parties de recouvrement des surfaces afin que les saillies et les gorges ne puissent pas venir en prise en position intermédiaire avant que les organes soient totalement embottés l'un dans l'autre. Toutes les paires de saillies et de gorges peu- vent avoir des étendues axiales différentes ou certaines 252001 * 9 peuvent avoir la même étendue axiale que d'autres Par exemple, les paires de saillies et de gorges placées entre les saillies et les gorges d'extrémités peuvent avoir l'une de deux étendues axiales différentes et elles peu- vent être disposées d'une manière régulière ou irrégulière le long des surfaces De la même manière que dans le bre- vet et les demandes de bevet précités, les saillies et les gorges ont avantageusement une profondeur et une hau- teur radiales constantesrespectivement sur la longueur de la surface de manière que les surfaces des crêtes des saillies, les surfaces comprises entre les saillies, les surfaces des pieds des gorges et les surfaces comprises entre les gorges se trouvent toutes sur les surfaces tron- coniques ayant la même conicité Il est avantageux que les surfaces-des crêtes des saillies et les surfaces des pieds des gorges soient rectilignes en direction axiale. Les surfaces d'extrémités des saillies et des gorges qui sont en direction radiale peuvent être disposées dans des plans radiaux ou peuvent être inclinées par rap- port à ces plans, et elles peuvent avoir des inclinaisons différentes aux extrémités opposées des saillies et des gorges comme décrit dans le brevet-et les demandes de brevet précités. En outre, lorsque le raccord pour tubesdoit être utilisé dans des circonstances dans lesquelles il doit pouvoir transmettre des forces axiales, les organes peuvent être disposés de manière que, lorsqu'ils sont totalement en prise, une partie au moins de la surface libre d'extrémité de l'un des organessoit en butée contre une surface correspondante de l'autre organe et soit main- tenue en butée par emboltement'des saillies'et des gorges, c'est-à-dire de manière que, lorsque les organes sont en coopération complète, il existe un emmanchement à force entre ces surfaces des organes et les saillies et les gorges. Un fluide sous pression par exemple un fluide hydraulique, peut être transmis entre les parties en re- 2520049- couvrement des deux organes afin qu'il facilite la mise en coopération des organes et qu'il permette leur sépa- ration A cet effet, l'organe femelle peut comporter un conduit radial destiné à être raccordé à une source d'un fluide hydraulique et débouchant dans la surface tronco- nique, entre les extrémités L'organe femelle peut compor- ter une gorge formée axialement, communiquant avec le conduit et disposée jusqu'à l'extrémité de la région ayant les saillies et les gorges près de l'extrémité libre de l'organe femelle afin que du fluide s'écoule vers toutes les parties des surfaces en regard pendant la coopération des deux organes et après leur mise en contact initial, et que les organes puissent être séparés L'organe mâle peut comporter de manière analogue une gorge allant jus- qu'à l'extrémité de la région qui comporte les gorges et les saillies proche de l'extrémité libre de l'organe mâle Les gorges se prolongent jusqu'en des points inter- médiaires le long des surfaces des organes mâle et femelle si bien que, lorsque les organes sont totalement en prise, les gorges se recouvrent axialement et, lorsque les or- gane sont mis en contact initialement, les gorges ne dé- passent pas les parties initialement mises en recouvrement. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la-description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale partielle repré- sentant la configuration des surfaces tronconiques des organes dans un mode de réalisation de joint de tiges selon l'invention les figures 2 à 5 sont des coupes axiales par- tielles analogues à la figure 1, représentant les organes au cours de leur emboîtement télescopique progressif; la figure 6 est une coupe axiale partielle ana- logue à la figure 1 et représentant les organes en posi- tion totalement emboîtée; la figure 7 est une coupe axiale partielle repré- sentant un joint de tigesayant la surface tronconique représentée sur les figures 1 à 6; et les figures 8 et 9 sont des coupes axiales par- tielles d'organes d'un mode de réalisation de joint de tigesselon l'invention, les organes étant respectivement en contact initial et en position d'introduction maximale, ces figures représentant un dispositif destiné à trans- mettre un fluide sous pression dans les parties des sur- faces des organes qui se recouvrent. Les figures 1 à 6 représentent les surfaces périphériques tronconiques interne et externe 1, 2 des organes mâle et femelle (ou de la vis et du manchon) 3, 4 d'un joint de tigesqui est raccordé aux extrémités de deux tiges ou tubes ou qui est destiné à être raccordé à ces tiges, du type décrit dans le breve britannique précité n'1 573 945 et dans les demandes précitées de brevet britannique N O 78 44 120 et 81 16 889, les organes 3, 4 étant introduits télescopiquement l'un dans l'autre. Les surfaces 1, 2 ont des saillies annulaires 5 et des gorges annulaires 6 qui sont espacées axialement sur leur longueur et ont des dimensions relatives telles que, lorsque les deux organes sont en coopération maximale, des saillies correspondantes 5 sont disposées dans les gorges 6 comme représenté sur la figure 6 et assurent le verrouillage axial des deux organes. La mise en coopération des organes est effectuée en deux étapes Initialement, les organes sont rapprochés jusqu'à ce qu'il existe un contact entre les crêtes des saillies et les surfaces délimitées entre les gorges. Ensuite, une force est appliquée axialement afin que la coopération des organes soit complète A la fin de la première étape, une saillie 5 peut déjà devoir dépasser plusieurs gorges 6, par exemple trois ou quatre, avant d'atteindre la gorge correspondante Les paires corres- pondantes de saillies et de gorges ont des dimensions axiales et des espacements axiaux différents sur la lon- gueur des surfaces 1, 2 afin qu'une saillie 5 ne puisse pas pénétrer intempestivement dans une gorge 6 qui n'est pas celle qui lui correspond Les saillies et les gorges sont disposées comme représenté par exemple sur les fi- gures 2 à 5 de manière que, dans les positions intermé- diaires, pendant l'emboîtement des organes 3 et 4 et au moins après que ces organes ont été mis en contact ini- tial, certaines au moins des surfaces 7 des crêtes des saillies disposées sur la longueur de la surface 1 et entre les extrémités des parties des surfaces 1, 2 qui se recouvrent, soient au contact de surfaces 8 délimi- tées entre les gorges afin que les saillies et les gorges ne puissent pas s'imbriquer les unes dans les autressur une longueur notable des parties de surfaces qui se re- couvrent. Dans le mode de réalisation particulier repré- senté, les parties d'extrémités des surfaces tronconiques ont des dimensions axiales relativement grandes afin qu'elles assurent l'étanchéité lorsqu'un fluide sous pres- sion est utilisé, comme décrit dans la suite du présent mémoire Entre ces surfaces, les paires correspondantes de saillies et de gorges ont l'une de deux dimensions axiales et sont disposées aléatoirement afin qu'elles donnent l'effet voulu Comme indiqué, les saillies Sb, Sd, 5 g, 5 h, 5 j et Sm et les gorges correspondantes ont toutes la même dimension axiale qui est différente de celle des saillies 5 c, Se, 5 f, Si, 5 k et 51 qui ont toutes la même dimension axiale plus petite En outre, l'espa- cement des saillies Sb et Sc, 5 c et Sd, Se et 5 f, 5 h et Si, 5 i et 5 j et 5 k et 51 est le même mais est supérieur à l'espacement des saillies 5 a et 5 b, 5 d et 5 e, Sf et g, 5 g et 5 h, 5 j et 5 k, et 51 et Sm qui est le même. L'espacement des gorges 6 correspond à celui qu'on vient d'indiquer. Il faut noter que l'effet de la disposition de saillies et de gorges annulaires espacées axialement le long des surfaces dans un arrangement tel que les sail- lies et les gorges ne peuvent pas coopérer en position 2520 G 49 intermédiaire, peut être obtenu de différentes manières par sélection convenable des dimensions axiales et des espacements différents des saillies et des gorges dis- tantes. Mis à part les dimensions axiales relatives indiquées pour les saillies et les gorges, le raccord de tubesou joint de tigespeut avoir les autres carac- téristiques des joints de tigesou raccords de tubesdé- crits dans le brevet et les demandes de brevet britarni- que précités. Plus précisément, les dimensions radiales des saillies et des gorges peuvent être constantes sur la longueur des surfaces si bien que les surfaces 7 des crêtes des saillies, les surfaces 9 délimitées entre les saillies, les surfaces 10 des pieds des gorges et les surfaces 8 entre les gorges se trouvent toutes sur des surfaces tronconiques ayant une même conicité qui peut être par exemple de 1,5 ou 20 Les génératrices des sur- faces 7, 8, 9 et 10 peuvent être rectilignes, comme re- présenté, en direction axiale Bien que, comme représenté, les surfaces radiales 11, 12 et 13, 14 des deux extrémités de chaque saillie et chaque gorge soient de façon géné- rale dans des plans radiaux, ces surfaces peuvent être inclinées par rapport à de tels plans. Par exemple, les surfaces -placées à une première extrémité de chaque saillie et l'extrémité correspondante de la gorge peuvent avoir une inclinaison par rapport au plan radial de l'ordre de 12 et, à l'autre extrémité de chaque saillie et de chaque gorge, les surfaces peuvent être inclinées, avec un angle de l'ordre de 60 par rap- port au plan radial. Comme l'indique la figure 7 sur laquelle le joint de tigesreprésenté est destiné à raccorder des tubes qui doivent pouvoir transmettre des forces axiales, par exemple dans le battage de pieux, une surface d'extrémité de l'un des organes peut être mise en butée avec une sur- face correspondante de l'autre organe Par exemple, comme Z 520 G 1,9 indiqué sur la figure 7, l'organe femelle ou manchon 3 a une surface radiale 20 à son extrémité libre, cette surface étant mise en butée contre une surface radiale 21 formée sur l'organe femelle 4 Les saillies et les gorges peuvent être disposées de manière que les surfaces , 21 et les surfaces radiales 12, 13 des saillies et des gorges soient emmanchées à force, ces surfaces ra- diales ayant une inclinaison très faible par rapport à un plan radial, par exemple de l'ordre de 120 comme in- diqué précédemment, afin que les surfaces restent en butée lors du battage de pieux par exemple En outre, les sail- lies et les gorges peuvent être disposées de manière que, lorsque les organes 3, 4 sont en position de coopération, il reste un espace radial entre les surfaces 7 et 10 et entre les surfaces 8 et 9, et il peut aussi exister un jeu axial entre les surfaces 11 et 14. Les deux organes peuvent être emboîtés au maxi- mum par application d'un fluide hydraulique sous pres- sion aux parties de recouvrement des surfaces après leur contact initial, et ils peuvent être séparés de la même manière, le fluide sous pression assurant à la fois l'ex- pansion de l'organe femelle et/ou la contraction de l'or- gane mâle afin que les surfaces 7 des crêtes de saillies et les surfaces 8 délimitées entre les gorges puissent être en prise et soient lubrifiées si bien que le glis- sement de ces surfaces les unes sur les autres est faci- lité A cet effet, comme indiqué sur les figures 8 et 9, l'organe femelle 3 peut avoir un conduit radial 22 destiné à être raccordé à une source d'un fluide hydrau- lique sous pression Le conduit 22 débouche vers l'inté- rieur de l'organe femelle, dans la région de la surface tronconique de cet organe qui a les saillies ou les gorges. Des gorges axiales 30, 31 sont formées dans l'organe fe- melle et dans l'organe mâle, le conduit 22 débouchant dans la gorge 30 de l'organe femelle, afin que le fluide hydraulique puisse s'écouler sur toute la longueur des parties des surfaces des organes qui se recouvrent. Z 520049 Le fluide sous pression n'est nécessaire qu'afin qu'il facilite l'emboîtement des organes après leur contact initial Les dimensions axiales des gorges doivent être limitées afin que les fuites de fluide hy- draulique aux extrémités des surfaces en recouvrement, avant l'emboîtement complet des organes, soient évitées. Plus précisément, chaque gorge est disposée de la der- nière gorge ou cavité comprise entre les saillies près de l'extrémité libre de l'organe mâle et de l'organe fe- melle respectivement jusqu'à une position intermédiaire le long de la surface correspondante, se trouvant dans les parties de recouvrement des surfaces, lors du con- tact initial, mais elle est telle que deux gorges 30, 31 se recouvrent comme indiqué sur la figure 8 Cepen- dant, lors de la séparation des organes à l'aide d'un fluide hydraulique, les gorges 30, 31 peuvent se recou- vrir lorsque les organes sont totalement emboîtés afin que du fluide soit transmis sur toute la longueur des parties des surfaces ayant les saillies et les gorges comme représenté sur la figure 9. Pendant l'application du fluide sous pression, les organes 3, 4 sont tirés l'un vers l'autre ou ils peu- vent être écartés par un arrangement de serrage, par exemple tel que représenté sur la figure 6 du brevet bri- tannique précité N O 1 573 945, coopérant avec des gorges circonférentielles 23 et 24 ou des gorges 23 et 25 repré- sentées en traits interrompus sur la figure 7, ou à l'aide d'un dispositif de serrage, par exemple comprenant des coins de retenue qui sont au contact des tubes au-dessus et au-dessous des organes Dans une variante, lorsque les tubes à raccorder ont une orientation verticale, la force de mise en contact peut être simplement le poids du tube supérieur à raccorder au tube inférieur qui est maintenu en position fixe. Comme représenté sur la figure 7, les organes 3, 4 peuvent être soudés aux extrémités de deux tiges 26, 27 ou tubes, en cours d'utilisation, ou ils peuvent 252 OO 49 en être solidaires ou être raccordés d'une autre manière à ces tubes. Le joint de tiges ou raccord de tubes peut com- porter la caractéristique décrite dans la demande de bre- vet britannique N O 81 16 889 ou dans la demande de bre- vet britannique no 82 01 250 afin qu'il puisse être dé- connecté avec certitude. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 252004 * REVENDICATIONS 1 Raccord pour tubes comprenant un organe tubu- laire male ayant une surface périphérique externe tron- conique, et un organe tubulaire femelle destiné à loger l'organe mâle et à coopérer avec celui-ci, cet organe femelle ayant une surface périphérique interne tronconique qui recouvre la surface tronconique de l'organe mâle lors- que les deux organes sont en position de coopération maxi- male, les surfaces tronconiques des organes comportant des saillies et des gorges annulaires espacées axialement et destinées à coopérer mutuellement afin qu'elles bloquent les organes en direction axiale l'un par rapport à l'autre, les paires correspondantes de gorges et de saillies étant en prise lorsque les organes sont en position d'emboîtement maximal, caractérisé en ce que les paires de saillies et de gorges ( 5, 6) ont des dimensions axiales différentes et sont disposées de manière que, lorsque les organes ( 3, 4) sont rapprochés et dans toutes les positions in- termédiaires des organes, après que les surfaces tron- coniques ( 1, 2) ont été mises en contact initial, il existe un contact entre les crêtes ( 7) de certaines des saillies ( 5) au moins et de certaines des surfaces ( 8) formées entre les gorges ( 6) qui sont espacées le long des par- ties de ce surfaces en recouvrement, afin que les saillies et les gorges ne puissent pas coopérer en position in- termédiaire avant que les organes soient totalement em- boités l'un dans l'autre. 2 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que toutes lés paires de saillies et de gorges ( 5, 6) ont des dimensions différentes. 3 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que certaines des paires de saillies et de gorges ont une première dimension axiale et d'autres des paires ont une seconde dimension axiale inférieure à la première. 4 Raccord selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que l'espacement des paires adjacentes de saillies et de gorges varie le long des organes. Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'espacement de certaines paires adjacentes de gorges et de saillies a une première dimension axiale et l'espacement d'autres paires adjacentes de gorges et de saillies a une seconde dimension axiale inférieure à la première. 6 Raccord selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les saillies et les gorges ( 7) des saillies, les surfaces délimitées entre les sail- lies, les surfaces des pieds des gorges et les surfaces ( 8) délimitées entre les gorges se trouvent toutes sur des surfaces tronconiques qui ont pratiquement la même conicité. 7 Raccord selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe femelle ( 3) a un conduit radial ( 22) destiné à l'introdution d'un fluide sous pression, ce conduit débouchant dans une gorge axiale ( 30) formée dans la surface tronconique, la gorge axiale étant dirigée du conduit vers l'extrémité libre de l'organe femelle, et l'organe mâle ( 4) a une gorge axiale ( 31) formée dans sa surface tronconique vers l'extrémité libre de l'organe mâle, les gorges axiales ( 30, 31) formées dans les surfaces de l'organe femelle et de l'organe mâle rejoignant des emplacements inter- médiaires tels que, lorsque les organes sont en position d'emboîtement maximal, les gorges axiales se recouvrent et, lorsque les organes sont mis en contact superficiel initial, les gorges axiales ne dépassent pas les parties de recouvrement initial desdites surfaces.