Brevet FR2526478A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne les filtres de puits cylindriques, et en particulier les dispositifs de fixation d'ex- trémité pour de tels filtres, utilisés pour fixer un filtre sur un autre, ou sur une longueur de tube. Un filtre de puits conventionnel, du type décrit dans le brevet US No 2 046 457 (Johnson), comporte un filin de section trapézol- dale enroulé en spirale autour d'une pluralité de tiges de support longitudinales sur lesquelles il est soudé à chaque jonction De façon préférée, un filtre présentera une résistance à la traction importante, afin de résister aux forces qui lui sont imparties par des éléments sousjacents d'un train de tubes, ou lorsque le filtre est retiré d'un puits, une telle résistance n'étant bien entendu assurée que par les tiges de support longitudinales Ce- pendant, même lorsque de telles tiges sont fabriquées par laminage à froid et écrouissage pour engendrer des résistances à la trac- tion dépassant 10500 Kg/cm 2, le fait de souder les extrémités des tiges sur un organe de fixation provoquant le recuit des tiges, qui annule en fait l'augmentation de résistance obtenue grâce à l'écrouissage initial Le brevet US No 2 682 309 décrit une fixa- tion qui est vissée ou brasée sur les barres de support d'un fil- tre au-delà de la région enroulée à fentes d'un filin Les rainu- res de vissage prévues dans les tiges pour la fixation sont de mê- me pas que les rainures prévues pour l'enroulage du filin Un man- chon cylindrique à fentes longitudinales soutient les extrémités des tiges dans la région apposée à la fixation. Un but de la présente invention est de proposer un filtre de puits et sa fixation, ainsi qu'un procédé de fabrication de ceux-ci, qui procurent une résistance d'assemblage qui soit de loin supérieure à celle obtenue par les structures connues. Un autre but de l'invention est de proposer un as- semblage à auto-alignement. A cet effet, selon la présente invention, un organe de fixation cylindrique est muni en une partie de filets intérieurs agencés pour s'engager par vissage dans une gorge hélicoïdale dé- finie par l'espacement entre une pluralité d'enroulements d'une partie d'extrémité du filin enroulé en hélice qui constitue le corps principal fendu d'un filtre de puits Le pas de la pluralité d'enroulements et des filets intérieurs est supérieur au pas des enroulements du filin constituant le corps principal du filtre. Après que l'extrémité du filtre de puits ait été engagée par vis- sage sur la partie filetée de la fixation, les extrémités des ti- ges de support longitudinales du filtre sont soudées à l'intérieur de l'organe de fixation Le filtre de puits est conçu de façon à présenter différents pas ou espacements des fentes dans son corps principal et en au moins une extrémité, en changeant simplement la démultiplication ou structure analogue déterminant les pas d'en- roulement par rapport à la rotation de la machine d'enroulement du filtre Les machines pouvant faire varier l'espacement des fentes sont bien connues, et un exemple de celles-ci est illustré par le brevet US N O 2 046 460 (Johnson) De préférence, le pas des enrou- lements du filin profilé à l'extrémité du filtre est choisi égal à une valeur conventionnelle de la machine taraudeuse destinée à for- mer les filets sur l'organe de fixation Afin d'assurer un contact de filets et une résistance aux efforts de traction satisfaisants en dépit de tolérances dimensionnelles élevées entre le filtre et la fixation, il est préférable que les filets de la fixation soient de forme généralement carrée ou non évasée De façon idéale, le changement de pas lors de l'enroulement du filtre devra être effec- tué sur un tour si les équipements le permettent, mais les appa- reils d'enroulement de filtres conventionnels paraissent nécessi- ter environ deux tours pour effectuer la transition Afin d'empê- cher les particules de traverser la fente de transition résultante du filtre, qui est plus large que les fentes du corps principal, mais moins large que les fentes associées aux filets de la fixation, la fente de transition pourra être obturée par diverses techniques, comme par des joints ou un remplissage D'une autre manière, la fi- xation et le filtre pourront être dimensionnés avec précision de façon à être superposés en laissant entre eux une distance d'espa- cement inférieure à la largeur d'une fente du corps du filtre Il est également possible de laminer la surface d'extrémité de la fi- xation, après assemblage, de façon à ce que la partie qui s'étend au-delà des filets et recouvre le corps du filtre voie son diamè- tre intérieur réduit, de façon à refermer l'interstice Dans le cas o le changement de pas peut être effectué-sur une tour, il pa- raît également possible de corréler la profondeur intérieure de la Z 6478 fixation et du plan d'extrémité des filets de la fixation à la po- sition angulaire du point de départ du filet sur le filtre et à la position angulaire de la fente de transition, de façon à ce que le filet rentrant le plus à l'extérieur de la fixation soitproche de la fente de transition Pour donner à l'assemblage une résistance à la traction maximale, l'extrémité de chacune des tiges de sup- port longitudinales est soudée sur la surface intérieure de la fi- xation Pour des résultats optimaux, l'extrémité du filtre est de préférence coupée droite et parallèle à un épaulement intérieur de la fixation L'avantage d'assembler la fixation à l'écran à la fois par la technique de vissage mentionnée plus haut et par sou- dage a été mis en évidence par des tests effectués avec plusieurs filtres de 76,2 mm de diamètre Un échantillon dans lequel la fi- xation n'était maintenue en place que par son engagement avec trois enroulements du filin s'est rompu lors d'un test de traction à 116 000 N Un autre échantillon, dans lequel la fixation n'était que soudée, de manière conventionnelle, s'est rompu à environ 222 000 N Un troisième échantillon, fabriqué selon l'invention, avec engagement mutuel par vissage de trois enroulements du filtre avec la fixation, les extrémités des tiges du filtre étant soudées à la fixation, s'est rompu à 338 000 N Ainsi l'assemblage par vis- sage et soudage a procuré une résistance égale à la somme algébri- que des résistances des deux autres techniques d'attache mises en oeuvre individuellement Des tests plus récents, avec un engage- ment de six enroulements du filin avec les filets de la fixation, ont démontré que les filets supplémentaires augmentaient la résis- tance à la rupture jusqu'à 222 000 N Lorsqu'un échantillon identi- que à six enroulements était également soudé, il se rompait à envi- ron 400 000 N, mais en un point situé à l'intérieur du filtre Ce- ci démontre que le joint était plus résistant que les tiges du fil- tre Il apparait qu'au moins deux enroulements d'engagement doivent être prévus, mais que, pour une résistance maximale, quatre à six enroulements sont préférés Un autre avantage de l'assemblage par vissage par rapport au soudage seul réside dans le fait que celui- ci assure un alignement parfait entre le filtre et la fixation, ce qui élimine le besoin de gabarits et montures spéciaux pour mainte- nir en place le filtre et la fixation lors de leur soudage Si une résistance d'assemblage élevée n'est pas essentielle, il est possi- ble de supprimer les soudures des tiges sur la fixation Un tel assemblage sans soudure sera particulièrement appréciable lorsque la nature des fluides destinés à travers le filtre et la fixation pourra provoquer une corrosion si l'intégrité structurelle de leurs matériaux est entravée par un soudage. La présente invention sera mieux comprise à la lec- ture de la description suivante d'une forme de réalisation préfé- rée de l'assemblage selon l'invention, faite en référence aux des- sins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'as- semblage de fixation, et la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1. L'assemblage de fixation perfectionné est globale- ment indiqué en 10 sur la figure 1 L'assemblage comprend un orga- ne de fixation, référencé 12 globalement, qui peut présenter des extrémités conformées de diverses manières, mais qui est représen- té comportant un manchon cylindrique supérieur 14 et une extrémité supérieure filetée 16 par laquelle il peut être fixé sur une lon- gueur de tube taraudée ou autre élément d'un train de tubes dont le filtre de puits 18 doit être rendu solidaire L'extrémité in- férieure de la fixation 12 comporte une partie sensiblement cylin- drique 19 et une surface d'épaulement intérieure plane 20 qui est chanfreinée en 22 La partie cylindrique 19 est représentée munie de six tours d'un filet intérieur 24 de section transversale sen- siblement carrée L'extrémité inférieure de la partie cylindrique 19 est de préférence d'une longueur axiale suffisante pour recou- vrir une pluralité d'enroulements de filin 26 du filtre 18. Le filtre 18 présente une structure générale con- ventionnelle en ce que les enroulements du filin en hélice 26 sont soudés sur des tiges de support longitudinales 28 Cependant, le filin d'enroulement 26 est enroulé de façon à ce que le pas, ou distance entre deux enroulements adjacents, soit plus grand à l'extrémité supérieure du filtre, o les enroulements de filin 26 ' sont vissés dans les filets 24 de la fixation, qu'au fond du fil- tre, o les enroulements du filin 26 '' sont disposés selon un pas beaucoup plus serré La fente ou espacement 30 entre des enroule- ments adjacents 26 '', 26 '' est beaucoup plus étroite que l'espace- ment 32 entre les enroulements adjacents 26 ', 26 ', et est suffi- samment étroite pour empêcher le passage de particules dans une direction radiale vers l'intérieur. Le filtre de puits 18 est assemblé sur l'organe de fixation 12 en vissant les enroulements de filin 26 ' d'extrémité, de plus grand pas, en engagement mutuel avec les filets de fixa- tion 24, jusqu'à ce que les extrémités supérieures 28 ' des tiges de support 28 soient en contact avec la surface d'épaulement ou de rebord intérieur 20 Les extrémités supérieures 28 ' sont alors soudées par de petites perles de soudure 29 sur la surface chan- freinée 22 de la fixation 12, pour achever l'assemblage Si la ma- chine d'enroulement du filtre utilisée pour fabriquer le filtre 18 nécessite plus d'un seul tour du filtre pour passer du pas d'en- roulement définissant l'espacement 30 au pas d'enroulement défi- nissant l'espacement 32, il est souhaitable d'assurer que l'espa- cement de transition 34, de largeur intermédiaire, ne puisse per- mettre la pénétration de particules qui seraient normalement trop grands pour traverser l'espacement 30 La pénétration de telles particules peut être évitée en fabriquant la fixation 12 selon des tolérances serrées, de façon à ce que l'espacement radial 36 ne soit pas plus large que l'espacement 30 D'une autre manière, l'ex- trémité inférieure ou manchon 19 peut être laminée vers l'intérieur pour prendre une dimension réduite, ou bien l'espacement 34 peut être rempli d'un matériau de remplissage approprié. REVENDICATIONS 1 Dispositif de fixation d'extrémité d'un filtre de puits, caractérisé par le fait qu'il comprend un filtre de puits cylindrique ( 18) comportant un filin extérieur enroulé en hélice ( 26) soudé ou autrement fixé sur une pluralité de tiges ( 28) s'étendant longitudinalement, ledit filin extérieur ( 26) étant enroulé de façon à définir des fentes relativement étroites d'un premier pas prédéterminé, sur au moins la majeure partie de sa longueur, et des fentes relativement plus larges, d'un second pas prédéterminé, par une pluralité de tours en au moins l'une de ses extrémités, et un organe de fixation ( 12) d'extrémité sen- siblement cylindrique comportant une pluralité de filets intérieurs ( 24) ménagés à l'une de ses extrémités, qui sont agencés pour être disposés par vissage en engagement complémentaire avec la partie du filin extérieur ( 26 ') qui définit les fentes les plus larges ( 32) du filtre de puits. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités des tiges ( 28 ') du côté de ladite extrémité du filtre de puits ( 18) sont soudées à l'intérieur de l'organe de fixation d'extrémité ( 12). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le filin extérieur ( 26) est enroulé selon le second pas prédéterminé sur au moins trois tours, et est agencé pour s'en- gager dans au moins trois filets intérieurs( 24) ménagés dans l'or- gane de fixation d'extrémité ( 12). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le filin extérieur ( 26) est enroulé selon le second pas prédéterminé sur quatre à six tours, et est agencé pour s'enga- ger dans quatre à six filets intérieurs ( 24) ménagés dans l'organe de fixation d'extrémité ( 12). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les filets intérieurs ( 24) ont en section transver- sale un profil carré. 6 Procédé de fabrication du dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, pour augmenter la résistance à la trac- tion d'un assemblage par soudure entre un organe de fixation ( 12) d'un filtre de puits destiné à être soudé à l'extrémité d'un fil- tre de puits ( 18) à filin enroulé en hélice comportant des tiges de support longitudinales ( 28), caractérisé par le fait qu'il com- prend les étapes consistant à conformer le filtre de puits ( 18) en enroulant le filin ( 26) en hélice autour des tiges de support lon- gitudinales de façon à ce qu'une pluralité d'enroulements du filin ( 26 ') à au moins une extrémité du filtre ( 18) soient espacés selon un pas plus grand que le pas des enroulements du filin ( 26 '') dé- finissant le corps principal du filtre, le pas des enroulements du filin à ladite extrémité étant égal au pas d'une pluralité de filets femelles ( 24) ménagés à l'intérieur de l'organe de fixation ( 12), à visser ladite extrémité du filtre ( 18) en contact d'engage- ment mutuel avec lesdits filets femelles ( 24) sur une pluralité de tours, et à souder l'organe de fixation ( 12) sur les extrémités ( 28 ') des tiges de support longitudinales ( 28). 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le filtre ( 18) et la fixation ( 12) sont vissés pour être amenés en engagement mutuel sur au moins trois tours.