Brevet FR2726067A3 — publié le 19960426

FR 2726067 A3 19960426 FR 9412699 A 19941019 L'invention se rapporte à un dispositif pour l'assemblage démontable de tubes cylindriques. Elle se rapporte également aux tubes pourvus du dit dispositif d'assemblage. Elle trouve son application plus particulièrement mais non exclusivement dans le domaine du pompage de l'eau ou du pétrole et notamment les colonnes d'exhaure. Pour assembler de manière démontable les extrémités de tubes, il existe principalement deux modes d'assemblage. Le premier mode qui est cité à titre d'informations, est l'assemblage par bride qui - d'une part, demande un temps de montage relativement long et, - d'autre part, présente un encombrement qui est excessivement gênant au moins dans certains cas et, par exemple, rend nécessaire que le diamètre du trou de forage soit au moins aussi grand que le diamètre extérieur de la bride, ce qui augmente le coût du forage. Pour y remédier, on fait plus généralement appel au second mode d'assemblage qui consiste en un assemblage par filetage. Ces assemblages par filetage sont bien connus et font l'objet de différentes normes de fabrication. Outre leur fonction d'assemblage, on souhaite que la liaison entre les tubes assemblés soit étanche. A cet effet, il est possible d'utiliser des joints d'étanchéité rapportés mais cela pose des problèmes d'approvisionnement, de qualité de joints en fonction du liquide véhiculé par ces tubes et de tenue à long terme des dits joints. Egalement, ils doivent être placés avec précaution pour éviter que, lors du serrage, ils soient abimés car, soumis à un serrage trop important, ils peuvent perdre de leur efficacité. Tous ces inconvénients ont conduit les fabricants à réaliser des filetages chargés de réaliser directement l'étanchéité. I1 s'agit principalement de filetage du type gaz ou A.P.I pour lesquels les filets sont relativement fins et exécutés sur une surface de révolution conique. Ces filets présentent toutefois plusieurs inconvénients. Ils ne permettent pas de nombreux vissages et dévissages car le risque de grippage est important notamment pour les aciers inoxydables qui présentent des états ou surfaces favorisant le grippage. Lors du montage de deux tubes, en raison du risque important d'un défaut de coaxialité des filetages mâle et femelle, l'engagement des filetages peut être incorrect et provoquer le croisement des filets et donc d'abimer définitivement la liaison. Ce risque est d'autant plus grand qu'on utilise des filets fins sur des diamètres de tubes importants. Par ailleurs, le fait qu'on utilise un filet fin augmente les temps de montage, de vissage et de dévissage. Pour le filetage gaz, il y a lieu de prévoir des moyens d'échantéité supplémentaires. Pour réaliser d'une autre manière l'étanchéité, on connaît un joint fileté (FR-A-2.505.975) dont les parties filetées coopérantes se poursuivent par des portées coniques légèrement inclinées sur l'axe longitudinal du tube. Cette disposition est intéressante mais, lors du vissage, les contraintes se localisent au niveau de ces portées coniques et tendent à dilater l'alésage. Pour y remédier, on connait des joints filetés dont les filetages sont réalisés sur des portées coniques mais avec lesquels il est toujours difficile de contrôler le survissage qui risque, bien entendu, de déformer le tube de la même manière que précédemment. On connaît (EP-0236430) une connexion filetée qui réalise en même temps une étanchéité et comprenant sur au moins l'une des parties mâle et femelle deux groupes de filets dont la hauteur au sommet d'un des groupes est largement inférieure à celle de l'autre groupe. Cette disposition en deux étages des filets permet notamment de faciliter l'engagement d'un tube dans l'autre. Pour la partie mâle, le premier groupe est un filetage conique pour l'étanchéité qui s'étend sur une longueur prédéterminée depuis l'extrémité du tube et se prolonge ensuite par un filetage dont la hauteur au sommet du filet est constante et supérieure à la hauteur du dernier filet conique. Outre ces dispositions, la partie mâle présente, à une distance prédéterminée de son extrémité, une collerette externe qui fait office de butée de limitation de survissage. Ces diverses dispositions techniques permettent en partie de remédier aux inconvénients précités mais on comprend facilement que la réalisation de tels filetages soit plus complexe que la réalisation d'un seul filetage qu'il soit cylindrique ou conique. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dispositif d'assemblage par filetage qui remédie aux inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour l'assemblage de deux tubes par leur extrémité comprenant un filetage mâle présenté par la paroi extrême d'un des tubes qui coopère avec un filetage femelle présenté par la face interne d'un alésage que présente l'autre tube, ce dispositif étant notamment caractérisé en ce que - d'une part, les longueurs des zones filetées sont déterminées pour permettre à la face extrême de la pièce dite mâle portant le filetage mâle de venir, lors du vissage, en appui sur une portée d'appui que présente le fond de l'alésage et, - d'autre part, cette face extrême et cette portée d'appui réalisent une portée d'étanchéité conique dont la génératrice est légèrement inclinée par rapport au plan radial. Elle a également pour objet les tubes pourvus du dit dispositif d'assemblage. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement une coupe axiale de deux tubes en cours d'assemblage. En se reportant au dessin, on voit que, pour assembler bout à bout deux tubes 1, chaque extrémité de tube présente l'un des moyens 2A, 2B complémentaires d'un moyen 2 d'assemblage démontable. De manière classique, le moyen d'assemblage démontable comprend un filetage mâle 2B présenté par la paroi externe d'un des tubes qui coopère avec un filetage femelle 2A présenté par la face interne d'un alésage réalisé dans l'autre tube, lesquels filetages sont cylindriques. La distance mesurée entre le fond de filet et l'axe longitudinal du tube est constante. Le moyen d'assemblage 2 démontable présente, en outre, des caractéristiques d'étanchéité obtenues par l'utilisation de portées 3, 4 coniques. Selon l'invention - d'une part, les longueurs des zones filetées sont déterminées pour permettre à la face extrême 3 de la pièce dite mâle portant le filetage mâle 2B de venir, lors du vissage, en appui sur une portée d'appui 4 que présente le fond de l'alésage et, - d'autre part, cette face extrême 3 et cette portée d'appui réalisent une portée d'étanchéité conique dont la génératrice est légèrement inclinée par rapport au plan radial R. L'angle formé entre la génératrice de la portée conique et le plan radial R est compris entre 5 et 300 et, de préférence, de l'ordre de 150. De préférence, le point de convergence du cône défini par la portée d'appui 4 est orienté vers l'entrée du filetage femelle. La position et l'orientation de ces portées coniques permettent que les efforts engendrés par le serrage soient orientés préférentiellement dans l'axe du tube et évitent le risque de dilatation de l'alésage sous les contraintes dues au serrage. Le montage est étanche sous deux cents bars de pression. Selon une autre caractéristique de l'invention, le filetage mâle présente avec le filetage femelle un jeu radial supérieur au jeu préconisé pour les assemblages dits étanches. Le jeu est compris entre zéro millimètre sept (0,7 mm) et un millimètre quatre (1,4 mm) pour une hauteur de filet de cinq millimètres (5 mm) et, par exemple, il sera, de préférence, de un millimètre (1 mm) pour un diamètre de tube de soixante millimètres (60 mm). L'importance de ce jeu facilite la prise des filets et évite le grippage notamment, pour les aciers inoxydables qui présentent des états de surfaces prédisposant au grippage, le nombre de filets sera compris entre deux et quatre filets par pouce c'est à dire entre deux et quatre filets pour environ vingt cinq millimètres (25 mm). De préférence, on utilise un filet à pas long de l'ordre de huit millimètres et à profil carré. L'usinage des filetages est réalisé sur des portées situées à mi-épaisseur de la paroi du tube de sorte que, lorsque les tubes sont assemblés, les génératrices des parois internes des tubes sont colinéaires pour limiter la perte de charge et le risque de cavitation. On obtient un raccord fileté qui est facile à usiner car la tolérance est trés grande et qui offre une étanchéité plus que suffisante pour les applications visées. De préférence, pour la première révolution du filet hélicoïdal des parties mâle et femelle, la hauteur du dit filet est réduite par rapport à sa hauteur nominale, ceci proportionnellement à la diminution de sa dimension transversale. Ceci évite le risque de coucher le filet lors de l'introduction de la partie mâle dans la partie femelle, risque qui apparaît lorsque la dimension transversale du filet est trop faible par rapport à sa hauteur. Lorsque le filetage est réalisé dans un manchon rapporté sur un tube, la fraction du manchon non fileté est suffisamment large pour permettre une prise du manchon par une clé de serrage sans risquer de déformation du dit manchon. On a donc réalisé un dispositif d'assemblage qui présente notamment les avantages suivants - il permet de nombreux vissages et dévissages sans craindre le grippage même avec des aciers inoxydables, - il y a limitation du risque de croisement des filets, - il permet des vissages et dévissages rapides, - on obtient une étanchéité sans accessoires, - lorsque les tubes sont placés bout à bout, il n'y a pas de modifications de section dans la zone de raccordement des tubes et, de ce fait, on réduit les pertes de charge et les risques de .... REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'assemblage démontable de tubes comprenant un filetage mâle (2B) présenté par la paroi externe d'un des tubes qui coopère avec un filetage femelle (2A) présenté par la face interne d'un alésage réalisé dans l'autre tube, lesquels filetages sont cylindriques, lequel moyen d'assemblage présente, en outre, des caractéristiques d'étanchéité obtenues par l'utilisation de portées (3, 4) coniques, ce dispositif étant CARACTERISE en ce que - d'une part, les longueurs des zones filetées sont déterminées pour permettre à la face extrême (3) de la pièce dite mâle portant le filetage mâle (2B) de venir, lors du vissage, en appui sur une portée d'appui (4) que présente le fond de l'alésage et, - d'autre part, cette face extrême (3) et cette portée d'appui réalisent une portée d'étanchéité conique dont la génératrice est légèrement inclinée par rapport au plan radial (R). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'angle formé entre la génératrice de la portée conique et le plan radial (R) est compris entre 5 et 300. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'angle formé entre la génératrice de la portée conique et le plan radial (R) est de l'ordre de 150. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le point de convergence du cône défini par la portée d'appui (4) est orienté vers l'entrée du filetage femelle. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le filetage mâle présente avec le filetage femelle un jeu radial supérieur au jeu préconisé pour les assemblages dits étanches. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le jeu radial est compris entre zéro millimètre (0,7 mm) et un millimètre quatre (1,4 mm) pour une hauteur de filet de cinq millimètres (5 mm). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le nombre de filets est compris entre deux et quatre pour une distance de vingt cinq millimètres (25 mm). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que, pour la première révolution du filet hélicoïdal des parties mâle et femelle, la hauteur du filet est réduite par rapport à sa hauteur nominale, ceci proportionnellement à la diminution de sa dimension transversale. 9. Tubes pourvus du dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.