Brevet FR2649175A1 — publié le 19910104

L'invention concerne des dispositifs de raccordement de tubes, et plus particulièrement de tels dispositifs de raccordement à utiliser dans des canalisa- tions provisoires et quasi-permanentes. Des canalisations provisoires et permanentes sont couramment utilisées dans la production, le forage, la cimentation, la stimulation, l'injection et l'essai de puits de pétrole et de gaz. Des dispositifs flexibles munis de connexions rapides à leurs extrémités constituent un agencement rapide et commode du système de canalisation et réalisent des joints étanches au fluide entre les éléments de tuyau accouplés. Certains des dispositifs flexibles utilisés sont des joints articulés, des tuyaux, des tubes à structure composite et des joints à rotule. Des joints d'étanchéité et des connexions séparées sont nécessaires à chaque extrémité du dispositif. Les connexions comprennent des raccords-unions du type à marteau, des brides, des colliers, des accouplements spéciaux et des filetages de tube. L'invention concerne un dispositif de raccorde- ment de tubes pouvant servir sélectivement de joint articulé et de connecteur de tube. Ceci réduit le nombre de trajets de fuites aux joints dans le système de canalisation global, réduit le nombre de variantes d'éléments de tube demandés, accroit l'utilité des éléments de tube individuels et réduit le coût des éléments de tube demandés. Deux organes de retenue de tube présentent chacun une lumière intérieure destinée à recevoir l'un de deux éléments de tube. Chacun des organes de retenue est fixé à l'un, correspondant, des éléments de tube par un élément de charge, tel qu'une bague de charge. Les organes de retenue sont reliés entre eux par des filets de tube ou par d'autres moyens pour assurer les éléments de tube dans une disposition fixe bout à bout. Les organes de retenue peuvent être reliés entre eux, les éléments de tube étant placés à l'écart, et lez organes de retenue étant tournés l'un par rapport à l'autre pour tirer les éléments de tube jusqu'en alignement serré. Les organes de retenue peuvent être aisément démontés des éléments de tube par simple enlèvement des éléments de charge et les organes de retenue peuvent être retirés des éléments de tube. Chaque élément de tube présente une lumière centrale le traversant sur sa longueur et chaque élément présente une cavité adjacente à la lumière centrale. Un premier des éléments de tube présente.une surface inté- rieure sensiblement lisse définissant une limite extérieure de sa cavité. Un joint annulaire d'étanchéité est monté. dans les deux cavités lorsque les éléments de tube sont raccordés, le joint d'étanchéité s'étendant le long d'une partie des longueurs des deux éléments de tube adjacente à une partie extrême de chacun des éléments de tube. Par conséquent, le joint d'étanchéité s'étend à travers une jonction des éléments de tube pour empêcher toute fuite à un joint entre les éléments de tube. Le joint annulaire d'étanchéité comprend une partie extérieure comportant plusieurs filets qui pressent contre la surface intérieure lisse de la cavité du premier élément de tube. Le joint d'étanchéité peut être enfoncé sous pression dans la cavité lisse, amenant les filets du joint d'étanchéité à presser contre la surface de la cavité du premier tube pour que le joint d'étanchéité reste dans la cavité lorsque les deux éléments de tube sont séparés, empêchant ainsi la chute et la perte du joint d'étanchéité. Le joint annulaire d'étanchéité et ses filets ont un diamètre extérieur légèrement plus grand que le diamètre de la cavité lisse afin qu'une partie extérieure des filets presse étroitement contre la surface intérieure qui définit la limite extérieure de la cavité. Lorsque deux écrous filetés sont utilisés comme organes de retenue, les éléments de tube reliés peuvent être identiques, ce qui réduit le nombre d'éléments différents à fabriquer. Le profil des éléments de tube de la présente invention est petit en comparaison avec des raccords-unions et des dispositifs similaires utilisés dans des connecteurs de l'art antérieur. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, d'une forme de réalisation d'un connecteur de tubes selon l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale du connecteur de tubes de la figure 1, suivant la ligne 2 - 2 de la figure 1; - les figures 3 à 6 sont des coupes longitu- dinales partielles d'une autre forme de réalisation du connecteur de tubes de la figure 1, montrant une séquence de déconnexion des éléments de tube; - la figure 7 est une élévation à échelle agrandie, avec coupe partielle, du connecteur de tubes des figures 3 à 6, montrant des détails de la partie filetée du joint annulaire d'étanchéité et de la cavité; - la figure 8 est une vue schématique en élévation à échelle encore agrandie d'une forme de réalisation d'une partie du joint fileté d'étanchéité de la figure 7; et - la figure 9 est une vue schématique en élévation d'une autre forme de réalisation du joint fileté d'étanchéité de la figure 8. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 9 de connexion de tubes comportant deux éléments de tube 10, 11 reliés entre eux par deux organes de retenue 12, 13 et deux éléments de charge 17. Les éléments de tube 10, 11 sont montés dans une lumière intérieure 12a, 13a des organes de retenue 12, 13 et sont fixés aux organes 12, 13 par les éléments de charge 17 qui sont montés chacun dans deux gorges 18a, 18b et 18c, 18d. Pour l'assemblage du dispositif connecteur 9, l'organe 12 est placé autour de l'élément de tube 10 de manière que la gorge 18a soit adjacente à la gorge 18b et l'organe 13 est placé autour de l'élément de tube 11 de manière que la gorge 18c soit adjacente à la gorge 18d. Un bouchon 19 est enlevé d'une lumière 20 de l'organe 12 et plusieurs éléments de charge 17 sont introduits par la lumière 20 dans les gorges 18a, 18b pour fixer l'organe 12 à l'élément de tube 10, et le bouchon 19 est remis en place dans la lumière 20. Un bouchon 24 est enlevé d'une lumière 25 et plusieurs éléments de charge 17 sont introduits par la lumière 25 dans les gorges 18c, 18d pour fixer l'organe 13 à l'élément de tube 11. Le bouchon 24 est remis en place dans la lumière 25 pour maintenir les éléments de charge 17 en position. Un organe d'étanchéité 26 est placé dans une partie d'une cavité 30 adjacente à une lumière centrale 31 de l'élément de tube 10. Les éléments de tube 10, 11 sont disposés de manière que la lumière centrale 31 de l'élément de tube 10 soit alignée avec une lumière centrale 32 de l'élément de tube 11. L'organe 12 est tourné par rapport -à l'organe 13 de manière qu'une partie filetée 12b de l'organe 12 s'accouple avec une partie filetée 13b de l'organe 13 et tire les éléments de tube 10, 11 vers la position montrée sur la figure 1. Une partie de l'organe d'étanchéité 26 pénètre dans une cavité 36 adjacente à la lumière centrale 32 pour réaliser un joint étanche aux fluides entre les éléments 10 et 11. La gorge 18c est plus large que la gorge 18d de manière que les organes de retenue 12, 13 puissent être vissés partiellement l'un à l'autre avant qu'une rotation de l'organe 12 par rapport à l'organe 13 n'applique une pression pour assurer les éléments de tube 10, 11 en butée serrée. Une autre forme de réalisation 9a de la présente invention, illustrée sur les figures 3 à 6, comprend une autre gorge large 18e dans l'organe de retenue 12d. Les bouchons 19, 24 montrés sur les figures 1 et 2 sont omis des figures 3 à 6 pour simplifier le dessin, mais on doit comprendre que de tels bouchons sont nécessai- res pour la mise en place des éléments de charge 17a, 17b. Lorsque l'on souhaite débrancher l'élément de tube 10 de l'élément de tube 11 pour remplacer le joint d'étanchéité 26 ou pour toute autre raison, on fait tourner l'organe 12d par rapport à l'organe 13, ce qui a pour effet d'écarter les organes 12d, 13 l'un de l'autre comme montré sur la figure 4. La poursuite de la rotation de l'organe 12d par rapport a l'organe 13 amène un épaulement 37 de la gorge 18e à appuyer contre un élément de charge 17a et un épaulement 38 de la gorge 18c à appuyer contre un élément de charge 17b pour éloigner l'élément de tube 10 de l'élément de tube 11 comme montré sur la figure 5. La légère séparation des éléments 10, 11 permet à une pression interne quelconque présente dans les lumières 31, 32 de s'échapper tandis que les filets 12b, 13b sont encore en prise, et d'empêcher les éléments 10, 11 d'être repoussés à l'écart l'un de l'autre par la pression. La poursuite, encore, de la rotation de l'organe de retenue 12d permet aux éléments de tube 10, 11 d'être séparés comme montré sur la figure 6. La séparation forcée des éléments de tube 10, 11 sous l'effet d'une rotation des organes 12, 13 empêche les éléments 10, 11 de rester collés l'un à l'autre et facilite le remplacement du joint d'étanchéité ou le démontage de systèmes de canalisation. Sur la forme de réalisation montrée sur les figures 1 à 6, les éléments de tube 10, 11 sont identiques, ce qui simplifie la fabrication et réduit les coûts en comparaison avec les connecteurs utilisant des éléments de tube différents. Les éléments de charge 17, 17a, 17b peuvent également être identiques pour réduire les coûts. Un joint perfectionné 26a d'étanchéité à utiliser dans des dispositifs connecteurs 9, 9a est repré- senté à échelle agrandie sur la figure 7. Une partie extérieure filetée 26b du joint d'étanchéité 26a est appliquée sous pression contre une surface intérieure sensiblement lisse 30b de la cavité 30 pour fixer le joint d'étanchéité 26a à l'élément de tube 10 lorsque les éléments de tube 10 et 11 sont séparés. Ceci empêche le joint d'étanchéité 26a de tomber et de risquer d'être perdu lorsque les organes de retenue l2d, 13 sont séparés. La partie de droite (figures 3 et 7) du joint d'étanchéité 26a est placée dans la cavité 30 et la partie de gauche du joint d'étanchéité 26a est dans la cavité 36 lorsque les éléments de tube 10, 11 sont verrouillés l'un à l'autre comme montré sur la figure 3. Etant donné que les éléments de charge 17 sont verrouillés dans les gorges 18a - 18d, la présente invention ne comporte aucune pièce libre lorsque les organes 12, 13 sont séparés. Lorsque le joint d'étan- chéité 26a doit être remplacé, l'organe 12d est tourné par rapport à l'organe 13 jusqu'à ce que les organes 12d, 13 soient séparés. Le joint d'étanchéité 26a est tiré axialement à l'écart de la lumière centrale 31 jusqu'à ce que la partie filetée 26b se dégage de la surface 30b de la cavité 30. Un nouveau joint d'étanchéité 26a est poussé dans la cavité 30 et l'organe de retenue 12d est tourné par rapport à l'organe de retenue 13 pour reconnecter les éléments de tube en un montage étanche au fluide. Plusieurs filets 40 (figure 8) sont formés sur le joint d'étanchéité 26a de manière à être inclinés vers une gorge centrale 41 pour faciliter le mouvement du joint d'étanchéité 26a vers l'intérieur de la cavité 30 (figure 7), les filets 40 étant pressés contre la surface 30b de la cavité 30. Cette inclinaison amène aussi plusieurs arêtes radialement extérieures 42 à presser encore plus fermement 26 4 9 1 75 contre la surface 30b lorsque le joint d'étanchéité 26a tente de se déplacer de la droite vers la gauche dans la cavité 30. Un diamètre Dl du joint d'étanchéité 26a est légèrement plus grand (0,025 à 0,127 mm) qu'un diamètre D2 de la cavité 30 pour assurer un ajustement serré du joint d'étanchéité 26a dans la cavité 30. Les filets 40 peuvent être des filets hélicoïdaux du type utilisé sur des vis, ou bien les filets 40 peuvent être formés en cercles concen- triques. Un avantage des filets hélicoïdaux est qu'ils peuvent être formés au moyen d'une filière ou d'un outil de filetage classique, du type utilisé sur de grosses vis. La filière donne également des valeurs précises de diamètre aux arêtes extérieures 42 du joint d'étanchéité 26a à un faible coût. L'avantage des filets circulaires est qu'ils facilitent le remplacement des joints d'étanchéité 26a. Des joints d'étanchéité à filetage circulaire restent proches du centre 46 de la cavité 30 (figure 7) pendant qu'ils sont enlevés, tandis que des filets hélicoïdaux peuvent amener le joint d'étanchéité 26a à être écarté à force de l'axe central de la cavité 30 et à se gripper contre la surface b de la cavité 30. Si une plus grande force de maintien est souhaitée, l'inclinaison des filets peut être augmentée comme représenté pour plusieurs filets 40a (figure 9). Les arêtes extérieures 42 des filets 40 (figure 8) et 40a (figure 9) fléchissent légèrement lorsque le joint d'étanchéité 26a est introduit à force dans la cavité 30 (figure 7). La présente invention utilise peu de pièces pour réaliser un dispositif connecteur pour joints articulés et pour un connecteur de tubes. Un joint fileté d'étanchéité est fixé à l'un des éléments de tube afin de ne pas tomber lorsque deux éléments de tube sont séparés. D'autres éléments sont également fixés aux éléments de tube pour empêcher des pièces libres de tomber ou d'être perdues. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif d'étanchéité décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité destiné à un connecteur de tubes comportant des moyens d'interconnexion pour assurer sélectivement deux éléments de tube (10, 11) dans une disposition fixe bout à bout et pour assurer l'étanchéité d'une jonction entre les éléments de tube afin d'empêcher les fuites, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément de tube (10) ayant une lumière centrale (31) le traversant longitudinalement et présentant une première cavité (30) adjacente à ladite lumière centrale dans une partie extrême de ce premier élément de tube, la cavité présentant une surface intérieure sensiblement lisse (30b) définissant une limite extérieure de cette première cavité, un second élément de tube (11) traversé longitu- dinalement par une lumière centrale (32) et présentant une seconde cavité (36) adjacente à la lumière centrale et située dans une partie extrême du second élément de tube, et un joint annulaire (26a) d'étanchéité destiné à être monté dans les première et seconde cavités et s'étendant le long d'une partie de la longueur des premier et second éléments de tube, à proximité immédiate d'une partie extrême de chacun des premier et second éléments de tube, pour empêcher les fuites en un joint entre lesdits éléments de tube, le joint annulaire d'étanchéité comportant une partie extérieure filetée (26b) qui présente plusieurs arêtes radialement extérieures (42) appliquées sous pression contre la surface intérieure de la première cavité afin de retenir le joint annulaire d'étanchéité dans la première cavité lorsque les premier et second éléments de tube sont séparés. 2. Dispositif d'étanchéité pour connecteur de tubes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un diamètre (D1) de la partie extérieure filetée dudit joint annulaire d'étanchéité est plus grand qu'un diamètre (D2) de la première cavité afin d'amener lesdites arêtes extérieures de la partie filetée du joint d'étanchéité à être pressées à force contre la surface intérieure de la première cavité pour maintenir fermement le joint d'étan- chéité dans la première cavité. 3. Dispositif d'étanchéité pour connecteur de tubes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie extérieure filetée du joint d'étanchéité comporte plusieurs filets (40) ayant chacun une arête extérieure- (42) qui est inclinée par rapport au dispositif d'étanché- ité pour faciliter un mouvement d'introduction du dispo- sitif d'étanchéité dans la première cavité et pour accroître la difficulté à enlever le dispositif d'étan- chéité de la première cavité. 4. Dispositif d'étanchéité pour connecteur de tubes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie extérieure filetée du joint d'étanchéité comporte plusieurs filets (40) réalisés sous la forme de plusieurs cercles concentriques. 5. Dispositif d'étanchéité pour connecteur de tubes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie extérieure filetée du joint d'étanchéité comprend une zone à filetage hélicoidal du type formé par une filière.