Brevet FR2601732A1 — publié le 19880122

La présente invention est relative à un dispositif de liaison à séparation rapide et, à titre d'application non limitative d'un tel dispositif, à la réalisation d'un connecteur de sécurité à déverrouillage rapide notamment pour des conduites tubulaires de transport de produits dangereux pour l'environnement tels que des hydrocarbures. Dans de nombreuses applications, et notamment dans l'application mentionnée ci-dessus, il est nécessaire de pouvoir séparer de manière quasi instantanée deux organes connectés sous charge le cas échéant très importante, tels que, par exemple, des conduites tubulaires de transfert 10 d'hydrocarbures maintenues en tension. Un tel connecteur est en particulier utilisable dans le dispositif décrit dans le brevet français 76 33 086 de la société déposante pour relier deux structures à l'aide d'une conduite tubulaire flexible maintenue en tension assurant à la fois la liaison entre les structures et le transfert 15 du fluide entre elles. Le dispositif de liaison selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'il comprend un écrou annulaire constitué d'au moins deux segments de forme complémentaire, une tige filetée, vissée intérieurement dans ledit écrou et s'étendant sur au moins une partie de la 20 hauteur de celui-ci, et un manchon annulaire engagé sur ledit écrou et apte à être déplacé axialement par rapport à celui-ci. On comprend que, selon l'invention, lorsque l'on exerce un effort axial de défrettage dans un sens visant à écarter le manchon de la tige filetée sur laquelle est engagé l'écrou, le manchon coulisse sur la 25 périphérie de l'écrou jusqu'à ce que son extrémité arrive au voisinage de l'extrémité de l'écrou provoquant alors une séparation des segments composant ce dernier. De préférence le manchon annulaire est fretté à chaud sur l'écrou. En variante il est possible de prévoir un léger jeu de montage. La surface 30 de contact entre l'écrou et le manchon est de préférence cylindrique mais en variante peut être légèrement conique dans le sens opposé à celui qui provoquerait l'autofrettage du manchon sur l'écrou du fait du serrage de l'écrou sur la tige filetée. Dans un mode de réalisation particulier, l'écrou est constitué de trois segments annulaires égaux. Dans une forme de réalisation particulière 35 destinée à être mise en oeuvre dans le cas o l'on cherche, lors de la mise en place, à réaliser un serrage entre l'écrou et la tige filetée par rotation du manchon engagé sur l'écrou, il est prévu sur la paroi intérieure du manchon et la paroi extérieure de l'un au moins des segments de l'écrou, au moins une rainure de section semi-circulaire, un pion cylindrique étant 2 260173 2 logé dans les rainures en regard pour assurer la transmission d'un couple de serrage. Ce couple de serrage peut par exemple être appliqué à l'aide d'un outil s'engageant sur l'extrémité libre du manchon agencée par exemple en six pans. Dans un premier mode de réalisation, le manchon est solidarisé d'un élément de structure à séparer par une tige filetée vissée dans un taraudage réalisé à l'extrémité libre du manchon. Dans un second mode de réalisation les moyens de liaison solidarisant le manchon de l'élément de structure à séparer comprennent un 10 écrou vissé sur l'extrémité libre du manchon et en appui sur l'élément de structure à séparer. Dans un troisième mode de réalisation les moyens de liaison peuvent comporter un organe d'actionnement, tel qu'un vérin, dont l'un des composants est solidaire du manchon et l'autre de l'élément de structure. Le dispositif selon l'invention peut en outre comporter une seconde tige filetée vissée dans l'écrou et solidaire de l'élément de structure dont est solidarisé le manchon. On a ainsi deux tiges filetées en regard vissées dans l'écrou et solidaire chacune d'un élément de structure. Dans une forme avantageuse de réalisation, en vue notamment de 20 réduire la course du manchon avant séparation des segments de l'écrou, celui-ci présente avantageusement une surface extérieure étagée comportant au moins un décrochement, le manchon présentant une surface interne correspondante. Grâce à cette forme de réalisation, la séparation des segments de l'écrou est obtenue dès que le manchon a parcouru une longueur 25 correspondant à une partie seulement de la longueur de l'écrou, à savoir la distance séparant l'extrémité de plus grand diamètre de l'écrou de la zone du décrochement. Dans l'application mentionnée en préambule pour la déconnexion rapide sous charge d'éléments de structure tels que des conduites tubulaires 30 des câbles ou des faisceaux de canaiisations, il est prévu au moins un ou une pluralité de dispositifs de liaison tels que décrits ci-dessus agencés circonférentiellement autour des conduites, chacun des dispositifs de liaison étant disposé entre deux éléments de structure en regard ou entre deux parties d'un organe reliant les deux éléments de structure. Dans un 35 mode de réalisation particulier, la tige filetée de chaque dispositif de liaison est solidarisée d'une bride annulaire d'un élément de structure, le manchon étant solidarisé de préférence d'une plaque annulaire mobile dont le déplacement provoque comme indiqué ci-dessus le déplacement nécessaire des manchons frettés sur les écrous à segments correspondants et la déconnexion 40 voulue. Dans un autre mode de réalisation pour la déconnexion rapide sous charge de conduites tubulaires, il est prévu un dispositif de liaison unique dont la tige filetée est tubulaire et constitue l'une des conduites raccordées. La déconnexion est dans ce cas avantageusement obtenue par 5 déplacement du manchon entourant les conduites raccordées sous l'effet d'un vérin prenant appui sur un flasque solidaire du manchon. Le déplacement du ou des manchons est provoqué soit naturellement par dépassement d'une tension prédéterminée soit par actionnement d'un vérin agissant directement ou indirectement sur le ou les manchons. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à titre d'exemples nullement limitatifs des modes de réalisation particuliers en se référant au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de liaison selon l'invention en position montée, - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues analogues à la figure 1, montrant le dispositif de liaison au cours de deux phases de séparation, et - la figure 5 est une vue dans le sens de la flèche V de la figure 4 illustrant la séparation des segments de l'écrou, - la figure 6 représente schématiquement un connecteur de conduites tubulaires réalisé à l'aida d'une pluralité de dispositifs de liaison tels qu'illustrés aux figures 1 à 5, et - la figure 7 illustre un connecteur de conduites tubulaires réalisé à l'aide de dispositifs de liaison selon une variante de 25 réalisation. - les figures 8 et 9 sont des vues respectivement en coupe transversale et en élévation d'une variante de connecteur selon l'invention. - la figure 10 illustre une autre variante de connecteur de conduites tubulaires. On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 5. Le dispositif de liaison comporte un écrou annulaire 1 de surface extérieure cylindrique mais qui pourrait être légèrement conique, qui, dans l'exemple illustré, est constitué par assemblage de trois segments égaux complémentaires la, lb, lc. Sur l'écrou 1, dans lequel est vissée l'extrémité d'une tige filetée 2, reliée comme cela sera expliqué en référence à la figure 6, par exemple à un élément de structure, est engagé par exemple par frettage à chaud un manchon désigné globalement par 3. Ce manchon 3 comporte une partie inférieure présentant une portée intérieure 4 appliquée sur la périphérie de 40 l'écrou 1, et une partie d'extrémité supérieure libre 5 présentant par - 4 22601732 exemple une section extérieure à 6 pans et dans laquelle est réalisé un taraudage 6 pour l'introduction d'une tige filetée, non représentée, solidarisée d'un élément de structure à séparer de l'élément de structure auquel est fixée la tige filetée 2. Dans l'exemple illustré, il est prévu un pion cylindrique 7 logé dans des rainures de section semi-circulaire 8 et 9 de la paroi intérieure 4 du manchon et de la paroi extérieure du segment lc de l'écrou. Ce pion cylindrique est destiné à favoriser la transmission d'un couple de serrage après frettage du manchon par application d'un outil tel qu'une clé sur la 10 partie libre 5 de l'écrou. Lorsque, comme illustré sur la figure 3, on exerce une traction dans le sens matérialisé par la flèche T, on réalise un défrettage et un déplacement du manchon 3 par rapport à l'écrou 1 qui reste solidaire de la tige filetée 2. Lorsqu'est atteinte la position illustrée à la figure 3, les 15 segments de l'écrou 1 ne sont plus retenus à l'intérieur de l'évidement du manchon 3, ce qui provoque leur séparation comme schématisé par la flèche S sur la figure 4 et une séparation de l'écrou 1 d'avec la tige 2 qui, n'étant plus retenue, s'écarte dans le sens de la flèche R illustrée sur la figure 4. Une application du dispositif de liaison des figures 1 à 5 est représentée à la figure 6. I1 s'agit d'un connecteur de conduites tubulaires telles que celles utilisées pour le transport d'hydrocarbures et d'axe vertical dans l'exemple illustré. Le connecteur comporte deux brides annulaires 10 et 11 entre lesquelles doit pouvoir être réalisée une déconnexion rapide, une pluralité de dispositifs de liaison tels qu'illustrés aux figures 1 à 5 étant répartie sur lesdites brides 10 et 11. La tige filetée 2 de chaque dispositif traverse la bride 11 de l'élément de connecteur supérieur et est fixée par 30 un écrou correspondant 12 à la bride de l'autre élément de connecteur. La connexion est assurée par serrage de l'écrou 3 contre la bride 11. Un écrou 13 vissé sur un filetage 14 de l'extrémité libre 5 du manchon 3.solidarise le manchon d'une-plaque annulaire 15 montée coaxialement autour de l'élément supérieur de connecteur. Un vérin de poussée 16 est prévu pour soulever la 35 plaque 15 en prenant appui sur la bride 11. Avantageusement plusieurs vérins pourraient être prévus. On comprend qu'un actionnement du vérin 16 provoque un écartement entre la bride 11 et la plaque 15 et donc le déplacement des manchons 3 des différents dispositifs de liaison comme illustré aux figures 1 à 5. - 5 2601732 Le connecteur illustré sur la figure 7 diffère de celui illustré à la figure 6 notamment par le fait que chacun des écrous 17 des dispositifs de liaison présente une surface extérieure étagée avec une partie inférieure de plus grand diamètre extérieur 18 et une partie supérieure de diamètre 5 extérieur réduit 19, un décrochement 20 étant ainsi réalisé entre les deux parties. Le manchon fretté 21 présente une forme de section intérieure adaptée à celle de l'écrou 17. Une tige filetée 22 solidaire d'une bride 23 est vissée dans l'écrou 17 sur une partie de sa longueur sensiblement jusqu'à la zone de 10 décrochement 20 tandis qu'une tige filetée supérieure 24 solidaire d'une bride 25 est vissée dans l'écrou 17 jusqu'à venir sensiblement en regard de l'extrémité de la tige 22. Dans cet exemple également, l'écrou 17 est réalisé en trois segments complémentaires. Le manchon 21 est solidarisé d'une plaque annulaire 26 par un écrou 27 analogue à l'écrou 13 du mode de 15 réalisation précédent. De même, des écrous 28 et 29 solidarisent les tiges filetées 22 et 24 des brides 23 et 25. Dans les deux modes de réalisation, il est prévu un joint d'étanchéité 30 entre les deux éléments de connecteur. On comprend qu'en rapprochant sous l'effet du vérin 16, la plaque 26 de la bride 25, le manchon 21 soulevé par l'écrou 27 coulisse par rapport 20 à l'écrou 17 jusqu'à ce que son extrémité inférieure vienne dans la zone de décrochement de la surface extérieure de l'écrou provoquant une séparation des segments constitutifs de l'écrou. Cette réalisation permet une déconnexion rapide sous charge élevée dans le cas o la charge est fortement déviée par rapport à l'axe 25 longitudinal de la connexion. Dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, il est prévu un organe annulaire en forme d'étrier 31 reliant deux brides 32, 33 en regard des éléments de connecteur assemblés. Dans l'exemple illustré, l'étrier comporte deux parties 34, 35 articulées par rapport à une partie 36 un 30 dispositif de liaison à séparation rapide selon l'invention étant disposé entre deux flasques en regard 37, 38, des parties 34, 35. On retrouve ainsi un manchon 39 engagé sur un écrou 40 par exemple à trois segments à l'intérieur duquel est vissée une tige filetée 41 solidaire par un écrou 42 du flasque 37. La séparation des flasques 37, 38 et donc l'ouverture de 35 l'étrier 31 et la séparation des brides 32, 33 du connecteur est assurée par un vérin 43 solidaire du manchon 39 et dont la tige 44 vient en appui sur la tige filetée 41. Dans le mode de réalisation de la figure 10, il est prévu un seul dispositif de liaison dont la tige filetée 45, tubulaire, est l'une des 6 2601732 conduites raccordées, un écrou 46 entouré par un manchon 47, étant disposé autour de la tige 45 et l'autre conduite 48. Le manchon 47 comporte un flasque 49 sur lequel prend appui en vue de la déconnexion la tige d'un vérin 50. Selon l'invention, on peut réaliser des connecteurs particulièrement simples et fiables séparables sous l'effet d'une force de défrettage très sensiblement inférieure à la charge matérialisée par la tension de tiges correspondantes, par exemple 15 à 20 fois plus faible que cette tension. Ainsi, par exemple, avec une tige filetée 2 ou 22 de dimension M30 avec un couple de serrage d'écrou de 130 m.daN correspondant à une tension de tige de 29 tonnes, un effort axial de 1,7 tonne suffit à réaliser le défrettage. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de 15 réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre, ni de son esprit. 7 2601732 REVENDICATIONS I - Dispositif de liaison à séparation rapide, caractérisé par le fait qu'il comprend un écrou annulaire (1, 17, 40, 46) constitué d'au moins deux segments (la, lb, lc) de forme complémentaire, une tige filetée (2, 22, 41, 45), vissée intérieurement dans ledit écrou et s'étendant sur au moins 5 une partie de la hauteur de celui-ci et un manchon annulaire (3, 21, 39, 47) engagé sur ledit écrou et apte à être déplacé axialement par rapport à celui-ci. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu sur la paroi intérieure (4) du manchon (3) et la paroi 10 - extérieure de l'un au moins des segments (lc) de l'écrou au moins une rainure de section semi-circulaire (9, 8), un pion cylindrique (7) étant logé dans les rainures en regard pour permettre la transmission d'un couple de serrage. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, 15 caractérisé par le fait que le manchon annulaire (3, 21, 39, 47) est fretté à chaud sur l'écrou annulaire (1, 17, 40, 46). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la surface de contact entre l'écrou (1, 17, 40, 46) et le manchon (3, 21, 39, 47) est cylindrique. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'écrou (17) présente une section extérieure étagée (18, 19) comportant au moins un décrochement (20), le manchon (21) présentant une section interne correspondante. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une seconde tige filetée (24) vissée dans l'écrou. 7 - Connecteur à déverrouillage rapide sous charge, notamment pour des conduites de transport de fluides tels que des hydrocarbures, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un dispositif de liaison 30 selon l'une quelconque des revendications précédentes disposé entre deux éléments de structure en regard (10, 11, 23, 25, 45, 48) ou entre deux parties (34, 35) d'un organe (31) reliant les deux éléments de structure (32, 33). 8 - Connecteur à déverrouillage rapide selon la revendication 7 35 comprenant un dispositif de liaison unique, caractérisé par le fait que la tige filetée (45) du dispositif est tubulaire et constitue l'une des conduites (45, 48) raccordées. 9 - Connecteur à déverrouillage rapide selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de dispositifs de 8 2601732 liaison agencés circonférentiellement, les tiges filetées de chaque dispositif de liaison étant solidarisées chacune d'une bride annulaire (10,23) d'un élément de structure. - Connecteur à déverrouillage rapide selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de poussée tel qu'un vérin (16) apte à déplacer une plaque annulaire (15,26) dont sont solidaires les manchons et actionné pour réaliser la déconnexion en provoquant le déplacement des manchons frettés (3, 21) sur les écrous à segments correspondants (1, 17). 11 - Connecteur à déverrouillage rapide selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un dispositif de liaison disposé entre deux flasques (37,38) d'un organe en forme d'étrier (31) reliant deux brides (32,33) des éléments de structure à séparer.