Brevet FR2573930A1 — publié le 19860530

Assemblapour connecteur électrique assurant uneprotection contre l'explosion et la flamme La présente invention concerne un assemblage pour-con- necteur électrique assurant une protection contre l'explosion et la flamme. Plus particulièrement, la présente invention concerne un assemblage de connecteurs électriques assurant une protection contre l'explosion et la flamme, qui convient particulièrement bien pour les utilisations dans les endroits particulièrement dangereux, tels que les plate- formes de forage pétrolières et installations analogues. Les plateformes de forage pétrolières en mer et instal- lations analogues donnent lieu à des problèmes difficiles en rapport avec la sécurité du personnel, la prévention des explosions et des incendies, etc. En fait, il est bien connu que les plateformes de ce genre sont assez dangereuses par suite du caractère inflammable des gaz et des liquides qui est inhérent au forage pétrolier. Plus particulièrement, certaines zones, dans et autour d'une plateforme de forage pétrolière, sont considérées comme offrant plus de risques de danger d'incendie et d'explosion que d'autres zones. C'est pourquoi, les emplacements sur une plateforme sont subdivisés normalement en différentes catégories de risque. Aux Etats-Unis, la classification de ces zones dange- reuses a été établie par le National Electric Code (NEC). Les zones les plus dangereuses sont celles qui sont appelées zones ou emplacements de Classe 1, Division 1 et de Classe 1, Division 2. Les emplacements de classe 1 sont ceux dans lesquels des gaz ou des vapeurs inflammables sont ou peuvent être présents dans l'air en quantité suffisante pour créer des mélanges explosifs ou inflammables. D'autres pays ont établi des classifications semblables. Par exemple, en Europe, la classification a été établie par le Comité Electrotechnique International (CEI), qui définit une Zone 1, approximativement équivalente à la Classe 1, Division 1, tandis que la Zone 2 est semblable à la Classe 1, Division 2 2573930 2. Le CEI prévoit également une zone 0, qui peut être incluse dans la Classe 1, Division I de la classification NEC. Il est bien entendu que, pour des raisons de simplicité et pour ce qui concerne la présente demande de brevet, la mention "zones classées dangereuses" ou "zones de Classe 1, Division 1" se rapporte à tous les noms déjà connus dési- gnant des zones dangereuses de ce genre. Les constituants électriques et les autres appareil- lages situés dans une zone classée comme dangereuse (par exemple Classe 1, Division 1 ou Zone 1) doivent être conçus pour respecter les réglementations et normes de sécurité rigoureuses et étendues à caractère international ou améri- cain, avant de pouvoir y être utilisés. En fait, un compo- sant doit être soumis à une procédure d'agréation complète effectuée par un organisme d'essai compétent, tel que Underwriters Laboratory (UL) ou British Approval Service for Electrical Equipement and Flammable Atmosphere (BASEEFA), par exemple, afin d'avoir la certitude que les composants répondent aux exigences d'organisation tels que NEC ou CEI. Cette procédure d'agréation est conçue essentiellement pour assurer une protection contre le danger d'incendie et d'explosion. Il en résulte qu'un constituant non agréé, tel qu'un connecteur électrique non agréé, ne peut pas être utilisé dans la Classe 1, Division 1 ou dans toute zone dangereuse semblable. Comme mentionné ci-dessus, on ne peut utiliser dans la zone de Classe 1, Division 1 des plateformes pétrolières et installations analogues que des connecteurs électriques et d'autres composants agréés, à cause des risques provoqués par les déconnexions et la possibilité résultante d'étin- celles et d'explosions. Toutefois, tous les spécialistes au courant de la technique savent qu'il n'existe actuellement pas de connecteur commode et commercialement économique agréé pour l'instrumentation. Les connecteurs anti- déflagrants du commerce actuellement disponibles sont 3R 2573930 excessivement grands, coûteux et limités aux circuits de puissance ayant un nombre de conducteurs limité. Normalement la connexion électrique entre une paire de câbles ou entre un câble et des constituants électriques ou électroniques, s'effectue d'une ou de deux manières. Une première méthode (qui est d'ailleurs la plus couramment utilisée) consiste à câbler directement (par exemple avec des fils rigides) les câbles et les composants, de manière à éviter ainsi une structure de connecteur séparée. Toutefois, le câblage à fil rigide offre différents inconvénients, et notamment un assemblage coûteux et nécessitant beaucoup de travail, tout comme la difficulté, le coût et les pertes de temps requises pour la localisation et la réparation des appareillages endommagés. On comprendra que si un composant ou un circuit fonctionne mal, c'est l'assemblage tout entier qui doit être alors démonté et recâblé. C'est pourquoi, le câblage en fil rigide peut être normalement, ou du moins potentiellement, peu fiable et indésirable, spécialement dans le cas des installations portatives ou nécessitant des adaptations. Une seconde méthode pour réaliser une connexion électrique dans une zone dangereuse de Classe 1, Division 1 d'une plateforme pétrolière ou installation analogue, consiste à enfermer les connecteurs standard non agréables dans un bottier classique anti-déflagrant. Toutefois, l'utilisation d'un bottier stan- dard anti-déflagrant bien- connu est indésirable pour diffé- rentes raisons. Par exemple, les bottiers classiques de ce genre sont assez grands, encombrants, et incommodes, ce qui introduit donc une contrainte dans la conception mécanique. Ceci est particulièrement vrai pour les zones de Classe 1, Division I des plateformes pétrolières, qui nécessitent souvent des connexions électriques dans des espaces limités ou des zones encombrées. D'autre part, les bottiers classi- ques antidéflagrants sont généralement construits en fonte et nécessitent un couvercle grand et lourd qui est boulonné sur la botte. Il est évident que la construction lourde en 4 2573930 fonte est indésirable, tout comme l'utilisation d'un-couver- cle séparé, vu que le couvercle est souvent compliqué et peut nécessiter l'existence d'un joint et/ou de surfaces usinées avec précision. Les difficultés et désavantages mentionnés ci-dessus et d'autres encore inhérents à la technique antérieure, sont surmontés ou allégés grace à l'assemblage de connecteurs assurant une protection contre la flamme et l'explosion, propres à la présente invention. Conformément à la présente invention, il est prévu un assemblable de connecteurs électriques assurant une protec- tion contre la flamme et l'explosion et permettant de protéger une paire d'éléments de connecteurs, chaque élément de connecteurs étant fixé respectivement aux premières extrémités d'unè paire de câbles à connecter, l'assemblage de protection comprenant un bottier cylindrique antidéfla- grant, ledit bottier comportant des filetages intérieurs à ses deux extrémités, une paire de presse-étoupes cylindri- ques, chacun desdits pressse-étoupes présentant des premiers filetages extérieurs à l'une de leur extrémité, afin de pouvoir se visser sur lesdits filetages intérieurs de chaque extrémité correspondante dudit bottier et des dispositifs d'étanchéité cylindriques dans chacun desdits presse-étoupes pour réaliser une étanchéité anti-déflagrante autour de chacun desdits câbles. Les presse-étoupes sont montés sur les câbles électriques et les extrémités de chaque câble présentent un connecteur électrique permanent classique s'adaptant au connecteur de l'autre câble. Par conséquent, et conformément à la présente invention, les connecteurs classiques non agréés sont disposés dans le tube cylindrique. Ensuite, les deux presse-étoupes sont serrés sur une gaine moulée en caoutchouc à l'extrémité de chaque câble. Si l'on utilise des tubes cylindriques et des presse-étoupes de différentes dimensions, il devient possible d'utiliser des connecteurs de dimensions et de types variés dans les zones 2573930 classées comme dangereuses. Dans un premier mode de réalisa- tion de la présente invention, le placement du dispositif de protection s'effectue en faisant glisser le bottier pré- assemblé (qui comprend le tube et les presse-étoupes) sur une section de câble avant la connexion, puis en fixant ensuite les connecteurs classiques l'un à l'autre, puis en ramenant le bottier sur la connexion et en serrant les presse-étoupes comme décrit ci-dessus. Dans un second mode de réalisation de la présente invention, les presse-étoupes sont fixés aux extrémités des câbles, qui ne présentent pas une gaine moulée, et le bottier est assemblé après que la jonction des connecteurs de câble a été réalisée. La présente invention présente différentes caractéris- tiques et avantages par rapport à la technique antérieure. Par exemple, cette invention supprime la nécessité du câblage en fil rigide indésirable des composants. D'autre part, la présente invention supprime la nécessité des bottiers grands et encombrants propres à la technique antérieure, et la forme généralement cylindrique de l'assemblage de protection supprime également la nécessité des couvercles et des joints et boulons correspondants propres au dispositif connu antérieurement qui offrait de graves inconvénients. Il en résulte que la présente invention permettra l'emploi commode des connecteurs non agréés dans les zones dangereuses de Classe 1, Division 1 et dans les zones analogues, qu'il permettra le montage rapide des composants électroniques ou autres, et qu'il améliorera la fiabilité de l'installation, tout en simplifiant les travaux de répara- tion et de modification. Enfin, la présente invention permet d'assurer des formes, des assemblages et une compatibilité fonctionnelle avec l'équipement existant, et permet égale- ment l'utilisation, dans les zones dangereuses de Classe 1, Division 2 ou autres zones analogues, tout comme dans les zones de Classe 1, Division 1, des plateformes pétrolières 6 2573930 et installations semblables. Les avantages décrits ci-dessus et d'autres encore propres à la présente invention apparaîtront clairement et seront compris de tous les spécialistes de la technique à l'examen de la description détaillée ci-après et des figures correspondantes. Celles-ci, dans lesquelles les éléments semblables sont numérotés de la même façon dans les diffé- rentes figures, représentent respectivement: La figure 1, une vue en élévation, et partiellement en coupe transversale, d'un premier mode de réalisation d'un assemblage de connecteurs électriques de protection conforme à la présente invention; La figure 2, une vue en élévation, et partiellement eno coupe transversale, d'un second mode de réalisation d'un assemblage de connecteurs électriques de protection conforme à la présence invention; Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1, on y voit un assemblage de connecteurs électriques de protection conforme à la présente invention, désigné généralement par ' 10. L'assemblage de protection 10 comprend essentiellement un bottier ou tube 12 cylindrique à paroi épaisse et anti- déflagrant, qui est assemblé par vissage au presse-étoupe anti-déflagrant 14 à l'une et l'autre extrémité de celui-ci. Dans le bottier 12 est monté un connecteur électrique classique non agréé, constitué par un premier élément de connecteur 16 et un second élément de connecteur 18, qui peuvent être, par exemple, du type à broche/prise. Chaque -élément de connecteur 16 et 18 est connecté directement et en permanence à un câble électrique 20 et 22 respectivement, qui assure à son tour la connexion avec tout composant élec- trique ou électronique approprié. Les coiffes ou gaines 24 et 26 de dimensions appropriées sont moulées chacune d'une pièce sur les extrémités des câbles 20, 22, à proximité de l'assemblage de protection 10, afin de -donner au câble un diamètre convenable pour obtenir une connexion sûre et étanche avec chacun des presse-étoupes 14. Les coiffes gaines 24, 26, servent également à remplir tous les vides derrière le connecteur, afin d'empêcher le passage de gaz chaud provenant d'une explosion à l'intérieur du bottier et leur descente à l'intérieur du câble. La fonction d'étan- chéité des gaines 24 et 26 est une-caractéristique impor- tante de celle-ci au point de vue de l'obtention de l'agréa- tion nécessaire, comme déjà expliqué ci-dessus. Si l'on se réfère à nouveau à la figure 1, on voit que chaque presseétoupe 14 de l'assemblage de protections de connecteurs 10, comporte un bottier 28 avec presse-étoupe à bride pourvu d'un filetage extérieur 30 à l'une de ses extrémités, permettant de se visser dans le filetage intérieur 32, à chaque extrémité du bottier 12. Chaque presse-étoupe 14 comprend également un joint cylindrique intérieur 34 constitué d'un matériau élastomère approprié, tel que le néoprène, une rondelle glissante cylindrique 36 et un écrou de compression cylindrique à bride 38. L'écrou de compression 38 est pourvu d'un filetage approprié 40, qui se visse dans le filetage intérieur 42 à une seconde extré- mité du bottier de presse-étoupe 28. Par conséquent, lorsque l'écrou de compression 38 se visse et est serré dans le bottier de presse-étoupe 28, la rondelle glissante 36 est pressée contre le joint 34, ce qui comprime le joint 34 entre le bottier de presse-étoupe 28 et la coiffe moulée 26. Le diamètre extérieur de la coiffe 26 doit être identique ou plus grand que le diamètre extérieur des éléments de connecteur 16 et 18, afin d'assurer que le bottier complète- ment assemblé (y compris les presse-étoupes) puisse glisser sur les connecteurs assemblés. Tous les spécialistes de cette technique comprendront que les presse-étoupes anti- déflagrants du type représenté en 14 peuvent être obtenus facilement dans le commerce. Par exemple, un presse-étoupe de ce genre est vendu par R. Stahl Company de Woburn, Massachusetts. 8 2573930 Le bottier cylindrique anti-déflagrant 12 de l'assem- blage de protection 10 peut être réalisé en laiton, acier, plastique renforcé- par fibre de verre, ou tout autre matériau approprié. Il convient de noter que les dimensions du bottier 12 dépendront des dimensions des éléments de connecteur et des câbles, qui doivent y être montés. C'est pourquoi, les dimensions du bottier 12 (et les presse- étoupes 14) dépendront des dimensions des composants intérieurs à protéger. Il convient de noter également que l'épaisseur des différentes parois du bottier 12 et des presse-étoupes 14 dépendra des impératifs en rapport avec l'obtention de l'agréation comme dispositif anti-déflagrant. A la figure 1, le chiffre de référence 43 se rapporte à un cable retenant une coiffe de poussière classique. Le mode de réalisation de la figure 1 présente pour caractéristique et avantage que l'assemblage peut être pré- assemblé, puis glissé sur une section de câble et ensuite fixé aux gaines moulées en comprimant les joints de presse- étoupes après que les connecteurs classiques ont été assem- blés; d'autre part, il est possible d'accéder aux connec- teurs pour assurer leur séparation et/ou leur réassemblage, sans devoir démonter les pièces du bottier. Ce résultat est obtenu en desserrant simplement les écrous 38 d'une manière suffisante pour décomprimer les joints 34 et les vis et faire glisser ensuite l'assemblage entier (bottiers 12, bottiers de presse-étoupes 28, joints 36 et écrous 38) sur une section de câble. Si l'on examine maintenant la figure 2, on y voit un second mode de réalisation de l'assemblage de protection au connecteur électrique conforme à la présente invention et indiqué généralement par 44. L'assemblage de protection 44 de la figure 2 est semblable à l'ensemble 10 de la figure 1 et des éléments semblables ou identiques y ont reçu le même numéro de référence, mais avec l'addition d'un indice prime. La différence essentielle entre les modes de réalisation des figures 1 et 2 est que le mode de réalisation de la figure 2 ne nécessite pas de dispositif de coiffe ou de gaine cylin- drique moulé 24 et 26 de la figure 1. Par conséquent, à la figure 2, les câbles 20' et 22' sont câblés directement aux éléments de connecteur 16' et 18' sans l'inclusion d'une coiffe 24, 26. Toutefois, un adapteur de presse-étoupe supplémentaire 46, qui peut être une pièce séparée ou être d'une pièce avec les presse-étoupes 14, est prévu dans le mode de réalisation de la figure 2, afin d'assurer la connexion entre les presseétoupes 14' et le bottier 12'. On comprendra qu'à la figure 2, l'adapteur de presse-étoupe 46 est fixé par vissage (et peut donc être dévissé) au presse- étoupe 14' et au bottier 12'. Une caractéristique du mode de réalisation de la figure 2 est l'emploi du filet des presse- étoupes pour créer un trajet d'extinction de flamme, ce qui supprime la nécessité des couvercles ou opercules avec trajet d'extinction de flamme qui étaient nécessaires avec la technique antérieure. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on peut utiliser des connecteurs ayant leur propre joint mécanique sur le câble. Le mode de la réalisation de la figure 2 est donc utile lorsque le moulage de la coiffe n'est pas possible. Un avantage essentiel de ce mode de réalisation est la possibilité de faire des réparations sur place au connecteur. Toutefois, un inconvénient du mode de réalisa- tion de la figure 2 est que les presse-étoupes sont maintenus en permanence sur les câbles, ce qui limite la souplesse d'utilisation de ceux-ci. Comme déjà mentionné, le mode de réalisation de la présente invention représenté à la figure 2 a pour avantage, par rapport au mode de réalisation de la figure 1, qu'il n'est pas nécessaire de mouler un dispositif spécial à coiffe sur les câbles 20', 22'. Toutefois, le désassemblage de l'assemblage de protection du mode de réalisation de la figure 2, nécessite le démontage de la connexion entre la gaine 12' et l'un des adapteurs de presse-étoupes 46 (vu que 2573930 les adapteurs de gland ne peuvent pas glisser sur les élé- ments de connecteurs 16', 18'). Inversement, et dans le mode de réalisation de la figure 1, le démontage de l'assemblage de protection peut s'effectuer sans démonter le botter et en desserrant simplement les écrous de compression 38 et en glissant l'assemblage entier sur une partie du câble. Par conséquent, chaque mode de réalisation possède ses avantages particuliers. Toutefois, le mode de réalisation de la figure I est préféré à cause de sa commodité et de son placement facile. L'assemblage de protection pour connecteur électrique propre à la présente invention possède de nombreuses carac- téristiques et avantages, non encore réalisés dans la tech- nique antérieure. La présente invention convient tout parti- culièrement pour les utilisations dans les zones extrêmement dangereuses, telles que les zones dangereuses de la Classe 1, Division 1, ou analogues, en rapport avec les plateformes pétrolières, et les utilisations offrant des dangers analo- gues. Par conséquent, la présente invention supprime la nécessité de la méthode appliquée couramment jusqu'à présent et comportant un câblage en fil rigide dans les zones dange- reuses de ce genre. Il en résulte que les problèmes en rapport avec la difficulté et le coût de l'assemblage et de la réparation, comme le manque général de fiabilité, se trouvent dorénavant éliminés. De plus, la présente invention supprime la nécessité de l'emploi de bottiers antidéflagrants grands, encombrants et lourds, propres à la technique anté- rieure, en proposant un assemblage de protection qui est petit et moins encombrant (c'est-à-dire qui occupe un volume plus petit et dont le poids est relativement plus faible, grace à ce volume plus petit). De plus, et ceci présente une importance toute particulière, la forme cylindrique du boîtier de la présente invention supprime la nécessité du couvercle des joints et des boulons propres à la technique intérieure et donnant lieu à de très graves difficultés. Par ng 1 - 2573930 conséquent, les caractéristiques importantes de la présente invention comprennent non seulement la réduction du nombre de pièces et, par conséquent, une diminution du coût, mais également une meilleure fiabilité, une réduction de la durée de l'assemblage et une amélioration de la sécurité. Une caractéristique importante de la présente invention est la possibilité d'utiliser des connecteurs ne possédant pas une sécurité électrique intrinsèque dans les zones dangereuses de la Classe 1, Division 1 ou les zones analo- gues. La présente invention permettra donc un montage rapide des composants électroniques et autres et une fiabilité générale améliorée par rapport à la technique antérieure. Une autre caractéristique de la présente invention est que les travaux de réparation, de remplacement d'appareil- lage défectueux, ou toute autre opération coGteuse et nécessitant beaucoup de travail, pourront être effectuée d'une manière plus commode et plus rapide en utilisant les éléments de connecteurs classiques combinés avec l'assem- blage de protection décrit ici. Enfin, la présente invention permet une forme, un ajus- tage et une compatibilité fonctionnels avec les appareil- lages et câbles existants et peut donc être utilisée dans les zones moins dangereuses, tout comme dans les zones de Classe 1, Division 1. Il en résulte que la présente invention assure l'interchangeabilité des pièces et permet- des économies notables. Il est bien entendu que, bien que la présente invention ait été décrite du point de vue de son application sur des plateformes de forage pétrolières ou dans des zones dange- reuses analogues, son caractère d'innovation est applicable dans tous les cas o un assemblage assurant une protection contre l'explosion et la flamme est nécessaire en combinai- son avec des connecteurs électriques non anti-déflagrants. 1 2 2573930 REVENDICATIONS 1. Assemblage pour connecteur électrique, assurant une protection contre la flamme et l'explosion, permettant de protéger une paire d'éléments de connecteur, chaque élément de connecteur étant fixé respectivement aux premières extré- mités d'une paire de câbles à connecter, l'assemblage de protection comprenant un bottier cylindrique anti-déflagrant (12, 12'), ledit bottier comprenant des filetages intérieurs (32) à ses extrémités, une paire de presse-étoupes cylin- driques (14, 14'), chacun desdits presse-étoupes (14, 14') ayant des premiers filetages extérieurs (30) à l'une de leurs extrémités, pouvant se visser dans lesdits filetages intérieurs (32) à chaque extrémité correspondante dudit bottier (12, 12') et des dispositifs d'étanchéité cylin- drique (14, 14') dans chacun desdits presse-étoupes (34, À34), de manière à obtenir une étanchéité anti-déflagrante autour de chacun desdits câbles. 2. Assemblage-selon revendication 1, caractérisée en ce que chacun desdits presse-étoupes (14, 14') comprend un 'bottier de presse-étoupe cylindrique (28, 28'), ledit bottier de presse-étoupe (28, 28') comprenant un élément à bride pourvu d'un premier et d'un second filetage, ledit premier filetage du bottier de presse-étoupe (30) se vissant dans le it bottier cylindrique anti-déflagrant, un écrou de compression (2B, 28') pourvu de filetage (40) pouvant se visser dans lesdits seconds filetages dudit bottier de presse-étoupe (28, 28') et ledit dispositif d'étanchéité cylindrique (34, 34') étant disposé entre ledit écrou de compression (38, 38') et ledit bottier-de presse-étoupe (28, 28') en ce que ledit écrou de compression (38, 38') peut être serré dans ledit bottier de presse-étoupe (28, 28') afin de presser ledit dispositif d'étanchéité (34, 34') pour créer un joint à compression avec lesdits câbles. 3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits presse-étoupes (14, 14') comprennent une 13 2573930 rondelle (36, 36') disposée entre ledit dispositif d'étan- chéité (34, 34') et ledit écrou de compression (38, 38'). 4. Assemblage selon la revendication 1, comprenant des coiffes (24, 26), lesdites coiffes (24,26) étant associées auxdites premières extrémités desdits câbles (20, 22), lesdites coiffes (24,26) étant disposées entre lesdits presse-étoupes (14,14') et lesdits câbles (20, 22) et ayant un diamètre au moins égal au diamètre desdits éléments de connecteur. 5. Assemblage selon la revendication 2, comportant un adapteur de presseétoupe cylindrique (46), ledit adapteur de presse-étoupe (46) étant disposé entre ledit bottier (12) et ledit presse-étoupe (14'). 6. Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit adapteur de presse-étoupe (46) est réalisé d'une pièce avec ledit presseétoupe (14') et est fixé par vissage audit bottier (12'). 7. Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit adapteur de presse-étoupe (46) est fixé par vissage à une extrémité dudit presse-étoupe (14) et à l'autre extrémité dudit bottier (12'). 8. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bottier (12, 12') est réalisé principalement en un matériau choisi dans le groupe d'acier et des plastiques renforcés par fibre de verre.