Brevet FR2603973A1 — publié le 19880318

L'invention concerne un raccord à déconnection rapide à sécurité positive plus particulièrement pour une conduite flexible utilisable en mer. On sait que des raccords de ce genre doivent être mis en oeuvre quand il convient d'interrompre rapidement une liaison, par exemple entre un navire et une plateforme de forage en mer, pour éviter qu'en cas d'accident ou de tempête cette liaison ne puisse être très rapidement supprimée et que le navire puisse s'éloigner rapidement. Des raccords à déconnection rapide sont déjà largement utilisés, et sont de conceptions diverses. D'une façon générale on connaît des raccords dans lesquels un élément tubulaire mâle est emmanché dans un élément tubulaire femelle, ces deux éléments étant verrouillés l'un contre l'autre par un mécanisme annulaire associé à un système permettant leur de'verrouillage. Ce système met en oeuvre un organe de manoeuvre tel qu'un piston mobile longitudinalement qui désolidarise les éléments constitutifs du mécanisme annulaire de verrouillage.Dans d'autres réalisations connues on utilise des brides de raccordement mâle et femelle plaquées l'une contre l'autre, l'étanchéité se faisant par leur extrémité, par une pince périphérique composée de doigts longitudinaux pouvant prendre des positions de verrouillage ou de déverrouillage sous l'action d'un piston. Ces modes de construction sont souvent complexes et donc onéreux, puisqu'ils mettent en oeuvre un assez grand nombre de pièces. En outre, malgré la présence d'une pression interne de fluide à l'intérieur des éléments tubulaires rapportés, il peut arriver qu'au moment de la déconnection, les deux éléments mâle et femelle ou les deux brides ne se déconnectent pas, soit par suite d'un grippage au niveau de leurs faces en contact, soit par suite d'un grippage ou d'un mauvais fonctionnement des systèmes de verrouillage-déverrouillage utilisés.Ces défauts de fonctionnement sont d'autant plus fréquents que le raccord est soumis à des contraintes sévères, et fonctionne dans un milieu corrosif comme l'eau de mer. Pour éviter ces inconvénients il est apparu nécessaire d'une part de simplifier le raccord et d'autre part de faire en sorte qu'il ait un fonctionnement sûr dans le temps quelles que soient les fréquences de déconnection auxquelles il est soumis, et les contraintes extérieures qu'il doit subir. A cet effet il est connu un raccord à déconnection rapide tel que décrit dans la demande 81 24461 au nom de la demanderesse qui est formé de deux mâchoires venant enserrer des faces tronconiques d'une couronne annulaire prévue sur les extrémités à raccorder de deux éléments tubulaires. Les mâchoires sont désolidarisées l'une de l'autre par des pistons de déverrouillage et il est prévu aussi le cas où le dispositif fonctionne automatiquement dans le sens d'une déconnection quand il y a une anomalie ou une avarie au système de commande. Ce système dit à sécurité positive est recherché car il offre des garanties de fonctionnement que ne présentent pas les systèmes classiques, mais les dispositifs de verrouillage connus du genre à mâchoires ou autre, ainsi que les pistons et mécanismes à pression qui leur sont associés, restent des organes complexes et coûteux. L'invention permet de s'affranchir de ces inconvénients en ce qu'elle propose un raccord à déconnection rapide à sécurité positive, de réalisation simple et fiable et particulièrement apte à équiper des installations de transfert en mer Selon l'invention, le raccord à déconnection rapide comprend deux éléments tubulaires respectivement mâle et femelle s'emboîtant avec étanchéité et comportant un système d'encliquetage de ces deux éléments qui les maintient en position connectée tant qu'une pression est exercée sur un piston de retenue,et l'organe assurant l'encliquetage d'un mandrin constituant l'élément tubulaire mâle, sur un élément tubulaire femelle se prolongeant par une partie tronconique et se terminant par un manchon cylindrique de plus grand diamètre que le mandrin, est constitué d'au moins un segment permettant l'accrochage du mandrin, dont une face extérieure présente un profil conique correspondant à la partie tronconique, le piston de retenue agissant sur ledit segment pour le maintenir contre la partie tronconique de l'élément tubulaire femelle, dans une position où il accroche le mandrin. Selon une autre caractéristique de l'invention l'accrochage du mandrin par le segment se fait par une lèvre portée par le segment qui coopère avec une rainure portée par le mandrin, la lèvre d'accrochage présentant une bordure inclinée correspondant à l'inclinaison d'un bord de rainure du mandrin. D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation faisant référence aux dessins annexés qui représentent Figure 1 : une demi-coupe longitudinale de deux éléments tubulaires raccordés, Figure 2 : une demi-coupe longitudinale des deux éléments tubulaires déconnectés. On voit sur les dessins que les éléments à raccorder sont constitués d'une part d'un mandrin cylindrique 1 formant la pièce d'extrémité d'un élément tubulaire auquel il est raccordé à l'aide du filetage 5, dont la face en bout 6 est plane et annulaire, et d'autre part d'un élément tubulaire femelle 2 se prolongeant par une partie tronconique 11 et se terminant par un manchon cylindrique 7 de plus grand diamètre que le mandrin. Ledit élément tubulaire femelle est lui-même solidaire de l'extrémité d'un tube à raccorder, non représenté. La partie cylindrique de l'élément tubulaire 2, de même diamètre que celui du mandrin se termine par une face en bout 8 plane et annulaire contre laquelle vient en butée la face 6 du mandrin.Un épaulement annulaire 9 est prévu sur l'élément tubulaire 2 en avant de sa face 8 et sert de face d'appui à deux joints annulaires 10 qui assurent l'étanchéité en s'appliquant sur la surface extérieure du mandrin. L'extrémité ouverte du manchon 7 est filetée intérieurement pour recevoir un bouchon 12 qui ferme la chambre annulaire 13 délimitée par ledit manchon et la paroi extérieure du mandrin 1. Entre ce manchon et le mandrin sont également prévus des joints d'étanchéité 14. La chambre 13 renferme un segment annulaire d'accrochage 3 réalisé en plusieurs pièces identiques (trois ou quatre) réparties sur la périphérie, dont la face interne est munie d'une lèvre d'accrochage 15 qui s'engage dans une rainure 16 de profil correspondant prévue sur le pourtour du mandrin 1. On notera que la lèvre d'accrochage 15 présente vers la droite sur le dessin, une bordure inclinée 20 et que de la même manière un bord de la rainure 16 du mandrin est incliné de façon correspondante. La face externe du segment 3 présente une portée à profil conique 17 correspondant à la partie tronconique 11 du manchon. Sa face latérale 18 opposée au profil 17 est en appui contre un piston annulaire 4 qui ferme de façon étanche la chambre 13 à l'aide des joints d'étanchéité 19. Un ressort 25 est intercalé entre le bouchon 12 et le piston 4. La chambre 13 communique par un orifice 21 et un conduit 22 avec une pompe hydraulique non représentée, et une jauge de pression 24, une électrovalve 23 étant en outre prévue pour le relâchement de la pression. Dans la position représentée à la figure 1 où le raccord est fixé, le mandrin 1 est en appui contre l'élément tubulaire 2 par l'intermédiaire de leurs faces en bout respectives 6 et B. Les joints 10 assurent 1'étant chéité le long de l'épaulement 9. Une pression de fluide étant maintenue par la pompe dans la chambre 13 bloque le piston 4 dans la position représentée où il applique le segment 3 contre la partie tronconique 11. La lèvre d'accrochage 15 est engagée dans la rainure 16 du mandrin 1 et ne peut s'en dégager du fait que le segment 3 reste appliqué contre le mandrin par la poussée radiale qu'exerce la partie tronconique 11 de l'élément tubulaire sur la portée conique 17 dudit segment.Les deux parties du raccord sont donc sérieusement verrouillées en position de fonctionnement, un déplacement du mandrin 1 vers la gauche, dans le sens d'une déconnection étant impossible à cause du segment 3 maintenu encliqueté dans l'élément tubulaire 2 par le piston 4. Le ressort 25 disposé dans la chambre 13 exerce lui-même une certaine pression contre le piston 4 en sorte que les deux éléments tubulaires puissent néanmoins rester assemblés tant que le fluide à transporter n'est pas encore admis dans les tubes et que la pression n'a pas été établie dans la chambre 13. La figure 2 illustre la position prise par les éléments du raccord en cas de déconnection. Dès que l'électrovalve 23 provoque le relâchement de la pression dans la chambre 13, le piston 4 n'est maintenu appliqué contre le segment 3 que par la force du ressort 25 tout à fait insuffisante pour compenser la pression interne du fluide dans les conduits. La moindre traction exercée dans le sens des flèches tendant à écarter l'un de l'autre les sections de conduit a pour effet de déplacer le segment 3 par rapport au manchon 7 et par conséquent aussi le piston 4 dans le sens d'une compression du ressort 25.Au cours de ce mouvement, la pression exercée par le pan incliné de la rainure 16 du mandrin, sur la bordure inclinée 20 de la lèvre d'accrochage 15 tend à écarter radialement chaque élément de segment 3 du mandrin et à faire échapper ledit segment de la rainure 16. Comme la partie tronconique 11 de l'élément tubulaire 2 s'est éloignée de l'extrémité du mandrin 1, le segment peut occuper la position écartée représentée à la figure 2 pour laquelle les deux éléments du raccord sont tout à fait déconnectés. Cette déconnection est donc assurée sur ordre par action de l'électrovalve 23. Elle peut aussi avoir lieu en cas de défaillance dans le circuit ou le mécanisme assurant la pression dans la chambre 23. Si cette pression devient insuffisante pour une raison quelconque, par exemple en cas d'avarie, le piston 4 ne pourra plus maintenir l'encliquetage du segment sur le mandrin et la déconnection interviendra sous l'action de la pression interne du fluide dans le conduit. C'est pourquoi ce raccord à déconnection rapide est dit à sécurité positive. REVENDICATIONS 1. Raccord à déconnection rapide du type à sécurité positive composé de deux éléments tubulaires respectivement mâle et femelle s'emboîtant avec étanchéité et comportant un système d'encliquetage de ces deux éléments tubulaires qui les maintient en positon connectée tant qu'une pression est exercée sur un piston de retenue dudit système d'encliquetage caractérisé en ce que l'organe d'encliquetage d'un mandrin 1 constituant l'élément tubulaire mâle sur un élément tubulaire femelle 2 se prolongeant par une partie tronconique 11 et se terminant par un manchon cylindrique 7 de plus grand diamètre que le mandrin, est constitué d'au moins un segment 3 permettant l'accrochage du mandrin, dont une face extérieure présente un profil conique 17 correspondant à la partie tronconique 11, et en ce que le piston 4 de retenue agit sur ledit segment 3 pour le maintenir contre la partie tronconique 17 de l'élément tubulaire femelle 2, dans une position où il accroche le mandrin. 2. Raccord selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'accrochage du mandrin 1 par le segment 3 se fait par une lèvre 15 portée par le segment qui coopère avec une rainure 16 portée par le mandrin. 3. Raccord selon la revendication 2 caractérisé en ce que la lèvre d'accrochage 15 présente une bordure inclinée 20 correspondant à l'inclinaison d'un bord de la rainure 16 du mandrin 1. 4. Raccord selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'extrémité ouverte du manchon 7 de l'élément tubulaire 2 est fermée par un bouchon 12 et en ce que la chambre annulaire 13 délimitée par ledit bouchon, le manchon et le mandrin 1, renferme le piston annulaire 4 prenant appui sur le segment 3. 5. Raccord selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que la chambre annulaire 13, entre le piston 4 et le bouchon 12, communique avec une pompe de pression. 6. Raccord selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce qu'un ressort 25 est intercalé entre le bouchon 12 et le piston 4.