Brevet FR2669734A1 — publié le 19920529

CAPTEUR DE PRESSION A JAUGE DE CONTRAINTE POUR ADAPTATION SUR LE COLLET EXTREME D'UNE CANALISATION OU D'UN TUBAGE ET ENSEMBLE DE MONTAGE EN FAISANT APPLICATION La présente invention concerne Le domaine technique de La mesure de pression de f Luides Liquides ou gazeux, voire pâteux, à L'intérieur d'un réseau de confinement ou de circulation, te Ls que Les circuits ou canalisations d'approvisionnement, d'acheminement ou de fourniture d'un f Luide quelconque à une insta L Lation de stockage, d'utilisation ou de consommation. A titre d'application préférée, L'invention vise, p Lus particulièrement, Le domaine de La mesure de pression à L'intérieur de tubages de puits de forage ou d'exploitation de produits pétro Liers. Pour mesurer La pression d'un f Luide quelconque occupant Le tubage d'un puits, notamment pétrolier, i L est habitue L de mettre en oeuvre un montage te L que ce Lui montré par La Fig 1 qui constitue une représentation schématique de L'art antérieur Un te L montage fait intervenir un tubage 1 dont L'extrémité supérieure est pourvue d'un co L Let 2 comportant extérieurement des moyens d'adaptation 3 qui sont, de préférence, constitués par un pas de vis extérieur. Le tubage 1 déLimite, intérieurement et sensiblement dans Le p Lan du co L Let, un rebord 4 pour L'appui d'une garniture d'étanchéité 5, du type annulaire, compacte, à déformation élastique Le rebord 4 se raccorde par une portée tronconique 6 au bord transversal 7 du co L Let 2. Le montage comprend un capteur de pression 8 dont Le corps forme une embase 9, de type annulaire, fermée par une membrane 10 destinée à recevoir ou à porter un senseur à jauge de contrainte 11 re Lié par des conducteurs 12 à une insta L Lation de traitement de signa L L'embase annulaire 9 comporte un p Lan 13 d'appui et d'écrasement du joint 5 Le p Lan 13 est raccordé à une portée sphérique 14 destinée à coopérer en centrage, voire en étanchéité, avec La portée 6 par L'action d'un organe d'immobilisation ou de serrage 15 agissant par un rebord 16 sur une surface d'appui 17 de L'embase. De préférence, L'organe 15 est constitué par un écrou vissab Le sur Le co L Let 2. Après mise en p Lace, Le serrage de L'organe 15 se traduit, tout d'abord, par un déplacement axia L du corps du capteur jusqu'à provoquer L'écrasement du joint d'étanchéité 5 à même d'autoriser une mise en contact des portées 6 et 14 responsables du centrage du capteur à L'intérieur du co L Let 2. Le serrage convenable pour obtenir Les deux fonctions ci-dessus peut être exercé, soit par une c Lé, soit par une masse comme ce La-se pratique de façon courante sur chantier. Le résu Ltat d'un serrage maxima L produisant une pression axia Le par L'intermédiaire du rebord 16, se traduit par une mise sous contrainte du corps de capteur, en raison de La coopération entre Les portées 6 et 14 En effet, La contrainte axia Le de serrage dans Le sens de La f Lèche f 1 produit une contrainte radia Le dans Le sens des f Lèches f 2 sur L'embase annulaire 9, de sorte que La membrane 10 est so L Licitée en f Lexion dans Le sens de La f Lèche f 3 A ce La, i L faut rajouter une contrainte de torsion imposée à L'embase 9 par L'organe de serrage 15. On comprend que ces contraintes, qui ne peuvent pas être appréciées précisément en raison de L'absence de maîtrise des conditions de serrage et de L'état des surfaces en contact, impliquent de prendre des dispositions pour étalonner ou assurer La mise à zéro pratique de La jauge de contrainte so L Licitée en déformation par La f Lexion de La membrane 10. En pratique, i L s'avère que Les moyens mis en oeuvre pour tenter un étalonnage ou une mise à zéro ne permettent pas de s'opposer à une dérive des mesures qui fournissent des résultats non reproductibles dans Le temps, même Lorsque Les conditions de mesure sont identiques. Ainsi, i L est habitue L de constater une forme d'hystérésis dans La courbe de réponse des mesures de pression entre une phase de mesure de pression croissante et une phase de mesure de pression décroissante L'hystérésis est essentie L Lement due à L'existence de glissement avec frottement entre L'embase 9 et La portée tronconique 6. En outre, i L est habitue L aussi de constater, au cours des mesures successives, une dérive de La mise à zéro du signa L du senseur que L Les que soient Les conditions d'étalonnage retenues. L'impossibi Lité de maîtriser de te L Les données conduit à L'obtention de résultats erratiques qui ne peuvent pas être considérés comme fiab Les dans des domaines d'application o une précision de résu Ltat de mesure permet de déduire L'amorce, L'existence ou La fin d'un processus opératoire ou encore L'état d'étanchéité d'une enceinte de confinement dans Laque L Le i L est impératif de pouvoir déce Ler toute fuite éventue L Le. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un nouveau capteur de pression, à jauge de contrainte, spécifiquement prévu pour être adapté sur Le co L Let extrême d'une canalisation ou d'un tubage, de manière à permettre L'étab Lissement de mesure de pression pouvant être effectuée avec une grande précision, sans faire apparaître de facteur sensib Le d'hytérésis, ni de dérive du zéro. Pour atteindre Les objectifs ci-dessus, L'invention préconise un capteur de pression, à jauge de contrainte, du type comprenant un corps de révolution formant, perpendiculairement à L'axe du corps, une membrane déformab Le éLastiquement portant un senseur à jauge de contrainte raccordé à des conducteurs électriques et, de part et d'autre, de cette membrane, une embase annulaire de coopération avec une garniture d'étanchéité et une enveloppe protectrice entourant Le senseur, un te L capteur étant caractérisé en ce que Ledit corps comporte extérieurement une co L Lerette périphérique définissant deux faces d'appui dont Les p Lans sont perpendiculaires à L'axe de révolution du corps, L'une des faces étant réservée au contact avec Le co L Let, tandis que L'autre est destinée à coopérer avec un organe de serrage du corps sur Le co L Let. L'invention a encore pour objet un ensemb Le de montage d'un capteur de pression, à jauge de contrainte, sur le collet d'une canalisation ou d'un tubage délimitant intérieurement un rebord d'appui pour un joint d'étanchéité, ensemble comprenant un corps de capteur et un organe de serrage apte à coopérer avec le collet pour serrer ledit corps dans une position d'écrasement partiel du joint d'étanchéité, ledit capteur étant caractérisé en ce que: le collet de la canalisation comporte en bout un bord transversal définissant un plan d'appui perpendiculaire à l'axe de la canalisation, l'organe de serrage forme une portée annulaire interne de serrage dont le plan est perpendiculaire à un axe de symétrie de l'organe destiné à coïncider avec l'axe de la canalisation, le corps de capteur comporte extérieurement une collerette périphérique définissant deux faces transversales destinées à coopérer respectivement avec la portée et avec le bord lors du montage du capteur sur le collet par l'intermédiaire de l'organe de serrage. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une coupe-élévation d'un montage de capteur de pression conforme à l'art antérieur. La fig 2 est une coupe-élévation illustrant une première forme de réalisation de l'invention. La fig 3 est une coupe-élévation analogue à la fig 2, illustrant une autre forme de réalisation. La fig 4 est une coupe-élévation montrant, à plus grande échelle, un détail de réalisation selon une variante de la fig 3. La fig 5 est une coupe-élévation partielle illustrant le mode préféré de réalisation de l'objet de l'invention. Selon le premier exemple de réalisation illustré par la fig 2, l'objet de L'invention est de permettre Le montage d'un capteur de pression 20 sur une canalisation 1 comportant un collet 2, par exemple pourvu des moyens de Liaison 3 destinés à coopérer avec un organe de serrage 15, de préférence constitué par un écrou vissab Le Comme dans La technique antérieure, Le co L Let 2 délimite intérieurement un rebord d'appui 4 pour une garniture d'étanchéité 5 Le rebord 4 est raccordé au bord transversal p Lan 7 par une surface tronconique, du type de la surface 6 de l'art antérieur. Le rebord 4, Le bord 7 et La face d'appui 16 de L'écrou 15 définissent des plans para LLèLes entre eux qui sont perpendiculaires à L'axe x-x' de La canalisation 1. Le capteur de pression se Lon L'invention peut être considéré comme présentant une structure analogue à celle de L'art antérieur, en ce sens qu'il comporte un corps 8 définissant une embase 9 fermée par une membrane 10 déformab Le élastiquement, destinée à supporter le senseur à base de jauge de contrainte protégé par une enveloppe cylindrique 21. Au sens de L'invention, Le corps 8 est réalisé pour comporter, extérieurement et de façon concentrique à l'embase 9 et à l'enveloppe 21, une collerette périphérique 22 définissant deux faces d'appui 231 et 232 respectivement inférieure et supérieure. Les plans des faces 231 et 232 sont perpendiculaires à l'axe de révolution y-y' du corps 8 La face inférieure 231 est prolongée par une surface tronconique 24 qui se raccorde à un centrage circulaire 25 destiné à s'emboîter à L'intérieur de La garniture d'étanchéité 5 La surface 24 est exécutée pour posséder un jeu 26 de L'ordre de quelques dixièmes de mi L Limètre par rapport à la surface 6, lorsque la face d'appui inférieure 231 coopère avec Le bord 7 transversal du co L Let 2. La collerette 22 peut être formée pour s'étendre sensiblement dans le plan de la membrane 10 ou à proximité de cette dernière. Le montage du capteur de pression s'effectue en assurant, tout d'abord, l'adaptation du joint 5 contre Le rebord 4, puis en engageant le corps 8, de manière à introduire le centrage 25 à l'intérieur du joint 5 pour appliquer la face 231 sur le bord 7 du collet 2. L'organe de serrage 15 est ensuite mis en place pour que son adaptation sur le moyen 3 amène la face 16 à exercer une action de pression sur la face 232, de manière à contraindre la collerette 22 sur le collet 2 parallèLement aux axes de symétrie y-y', x-x'. Un serrage efficace, voire excessif, impliqué à l'écrou 15 par tous moyens appropriés, même non orthodoxes, tels que ceux fréquemment utilisés sur chantier, ne peut se traduire que par une mise sous contrainte de compression de la collerette 22 entre des faces d'appui et de serrage qui sont parallèLes entre elles et perpendiculaires aux axes y-y', x-x'. De la sorte, la membrane 10 est soustraite aux contraintes radiales ou pseudo-radiales, ne subit aucune contrainte résultante de serrage et possède, par conséquent, un état neutre à partir duquel un étalonnage peut être exécuté pour disposer d'une origine de mesure stable. L'absence de précontraintes imposées à la membrane 10 permet aussi de pouvoir effectuer des mesures de pression croissantes et des mesures de pression décroissantes qui, pour des mêmes valeurs d'échelle, ne produisent que peu ou pas de facteur d'hystérésis. Dans l'exemple selon la fig 2, le corps de capteur 8 est monté centré sur le collet 2, en particulier dans une position préalable de montage, par l'intermédiaire du centrage 25 coopérant avec le joint 5 De la sorte, il est possible de réaliser un montage maintenant précisément le jeu 26 entre les surfaces 6 et 24, afin d'éviter qu'un contact ponctuel ne se traduise, lors du serrage, par l'établissement de contraintes imposées à l'embase 9 et transmises par cette dernière à la membrane 10. La fig 3 montre une autre forme de réalisation dans laquelle la collerette 22 est formée, non pas directement par le corps 8, comme dans l'exemple précédent, mais par une bague 30 qui est enfilée coaxialement et libre de tourner à l'extérieur du corps 8 jusqu'en appui axial contre un épaulement 31 que présente ce dernier. Une telle forme de réalisation permet l'orientation angulaire du corps 8, même dans une position de pré-serrage, étant donné qué l'immobilisation axiale mais aussi angulaire imposée à la collerette 22 par l'action de l'organe 15 n'est transmise qu'à la bague 30. L'adaptation coaxiale du corps 8 sur la canalisation 1 peut être assurée, comme dit précédemment, par l'intermédiaire du centrage 25 prolongeant l'embase 9 pour être introduit dans le joint d'étanchéité 5 Une variante de réalisation des moyens capables d'assurer une telle coaxialité est illustrée par la fig 4 montrant que l'embase 9, éventuellement dépourvue du centrage 25, est placée coaxialement à la canalisation 1 par l'intermédiaire d'une portée tronconique 32 formée à la base et en retrait du bord périphérique de la collerette 22 de la bague 30. Comme cela ressort de la fig 4, le montage du capteur de pression sur le collet 2 assure, par la coopération entre la portée 32 et la surface 6, le centrage de la bague 30 qui réalise celui du corps 8 en appui par la face transversale de l'embase 9 sur le joint d'étanchéité 5. Cette forme de réalisation se caractérise par l'existence d'un seul contact de serrage entre le corps du capteur et les pièces extérieures, plus particulièrement, entre les faces en regard de l'épaulement 31 et de la collerette 22 Un tel montage supprime les contraintes de serrage sur le corps de capteur qui peut se déformer de façon réversible en l'absence de frottement, ce qui élimine tout facteur d'hystérésis. La fig 5 illustre le mode préféré de réalisation dans lequel la bague 30 est immobilisée axialement sur le corps 8 entre l'épaulement 31 et un jonc d'arrêt du type circlips ou analogue 35, monté de façon amovible dans une gorge 36 de l'enveloppe cylindrique 21 Dans cet exemple de réalisation, la bague 30 forme toujours la collerette 22 qui présente, de préférence, une hauteur axia Le suffisante pour entourer L'épau Lement 31 raccordé directement à La surface 24 La base de La co L Lerette 22 comporte, dans La zone de raccordement entre sa face périphérique interne et La face transversale 231, une Lèvre 37 formant une portée tronconique à même de coopérer avec Le siège 6 pour assurer Le centrage du corps 8 en appui sur Le joint d'étanchéité 5. L'invention n'est pas Limitée aux exemp Les décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 Capteur de pression à jauge de contrainte pour adaptation sur le collet extrême ( 2) d'une canalisation ou d'un tubage ( 1), du type comprenant un corps de révolution ( 8) formant, perpendiculairement à l'axe du corps (y-y'), une membrane ( 10) déformable éLastiquement portant un senseur ( 11) à jauge de contrainte raccordé à des conducteurs électriques ( 12) et, de part et d'autre, de cette membrane, une embase annulaire ( 9) de coopération avec une garniture d'étanchéité ( 5) et une enveloppe protectrice ( 21) entourant le senseur, caractérisé en ce que ledit corps comporte extérieurement une collerette périphérique ( 22) définissant deux faces d'appui ( 231 et 232) dont les plans sont perpendiculaires à l'axe de révolution du corps, l'une des faces étant réservée au contact avec le collet ( 2), tandis que l'autre est destinée à coopérer avec un organe ( 15) de serrage du corps sur le collet. 2 Capteur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la collerette ( 22) fait partie intégrante du corps. 3 Capteur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la collerette ( 22) est constituée par une bague ( 30) enfilée coaxialement et libre de tourner sur le corps, en appui contre un épaulement ( 31) présenté par l'embase ( 9). 4 Capteur de pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bague ( 20) est immobilisée axialement contre l'épaulement par un jonc d'arrêt ( 35). Capteur de pression selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la collerette ( 22) forme une lèvre ( 32) de centrage. 6 Ensemble de montage d'un capteur de pression à jauge de contrainte, sur le collet ( 2) d'une canalisation ou d'un tubage ( 1) délimitant intérieurement un rebord d'appui ( 4) pour un joint d'étanchéité ( 5), ensemble comprenant un corps de capteur ( 8) et un organe de serrage ( 15) apte à coopérer avec le collet pour serrer ledit corps dans une position d'écrasement partiel du joint d'étanchéité, caractérisé en ce que: le collet ( 2) de la canalisation ( 1) comporte en bout un bord transversal ( 7) définissant un plan d'appui perpendiculaire à l'axe de la canalisation (x-x'), l'organe de serrage ( 15) forme une portée annulaire interne ( 16) de serrage dont le plan est perpendiculaire à un axe de symétrie (y-y') de l'organe, destiné à coïncider avec l'axe de la canalisation, le corps de capteur ( 8) comporte extérieurement une collerette périphérique ( 22) définissant deux faces transversales ( 231, 232) destinées à coopérer respectivement avec le bord ( 7) et avec la portée ( 16) lors du montage du capteur sur le collet par l'intermédiaire de l'organe de serrage. 7 Ensemb Le selon La revendication 6, caractérisé en ce que le corps est monté flottant par rapport au collet. 8 Ensemble se Lon La revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le corps comporte une collerette ( 22) formée par une bague ( 30) enfi Lée coaxialement et libre de tourner, en appui sur un épaulement ( 31) du corps. 9 Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bague est immobilisée axialement sur le corps. Ensemble selon les revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la bague comporte une Lèvre de centrage ( 32, 37) apte à coopérer avec une surface tronconique ( 6) complémentaire du collet reliant le rebord ( 4) du joint ( 5) au bord transversal ( 7) dudit collet.