Brevet FR2864255A1 — publié le 20050624

La présente invention concerne un dispositif pour la connexion d'une fibre optique dans un environnement difficile, par exemple au fond de la mer ou dans un puits foré. En particulier, le dispositif est bien adapté pour permettre la connexion à distance, sans manipulation des moyens de raccordement. On connaît déjà de tels moyens de connexion de fibre optique dans l'industrie du forage pétrolier sous le vocable de "wet connect", par exemple pour relier à la surface par une fibre optique un ensemble de capteurs immergé dans un puits rempli de fluide de forage, ou pour relier un ensemble de commande sous-marin au support flottant. Cependant, aucun des connecteurs connus ne présente la structure de la présente invention qui lui confère notamment les avantages de simplicité, excellent centrage des deux extrémités de fibre optique, et qualité du contact qui limite les pertes de transmission. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de connexion pour fibre optique comprenant des moyens de fixation de deux extrémités de fibres optiques, des moyens de centrage et de mise en contact desdites deux extrémités, des moyens de nettoyage des faces de contact des deux extrémités des fibres optiques. Les moyens de fixation comprennent, pour chaque extrémité des deux fibres à connecter, un ensemble de mors coniques adaptés à tenir et centrer une extrémité, chacun des ensembles comportant une face adaptée à être en contact avec l'autre face de manière à faire coïncider, selon le même axe, les deux extrémités des fibres, et au moins une des faces comporte au moins un orifice en communication avec une première chambre contenant un fluide de nettoyage. La chambre comprend des moyens de vidange activés lors de l'approche pour la mise en contact desdites faces, c'est à dire que dans l'action de rapprochement des deux faces, un mécanisme provoque le vidage de la première chambre de façon que le fluide apparaisse, ou goutte, à la surface de la face avant le contact. Les moyens de vidange peuvent comporter un piston déplacé par l'approche d'une face par rapport à l'autre. La première chambre peut comporter des moyens de remplissage activés lors de la déconnexion. Une deuxième chambre peut être en communication avec la première 15 chambre. Le piston peut séparer la première chambre de la deuxième chambre. Une chambre de réserve peut être en communication avec la deuxième chambre. Les mors peuvent comporter trois parties formant un tronc de cône, la 20 fibre étant tenue selon l'axe. Les deux génératrices des bords de chaque partie de mors peuvent être chanfreinées de manière à former une canal entre chaque partie, formant ainsi trois conduits le long de trois génératrices dudit tronc de cône. Les faces de contact peuvent avoir un état de surface résultant d'une étape de polissage après fixation de la fibre dans les mors. Des moyens de verrouillage peuvent maintenir en contact les faces. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation, nullement limitatif, illustré par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 représente le principe d'une connexion de fibre optique lo dans une conduite, - les figures 2A et 2B montrent en coupe partielle les deux parties du connecteur, connectées ou déconnectées, - les figures 3A et 3B montrent, en sections transversales, deux variantes des moyens de fixation des fibres optiques. La figure 1 illustre schématiquement la mise en oeuvre d'un dispositif de connexion de fibre optique, notamment dans le fond d'un puits 1 cuvelé par une conduite 2. Généralement, le puits est rempli d'un fluide aqueux ou à base d'hydrocarbures, ce qui donne une ambiance de connexion plutôt défavorable. Le connecteur comprend une partie mâle 3 et une partie femelle 4, représentées déconnectées sur cette figure. Les extrémités 5a et 5b d'une fibre optiques sont tenues dans chacune des parties de façon qu'après connexion les sections des extrémités de la fibre soient en regard, avec grande précision de centrage compte tenu de la dimension du coeur de fibres standards, mono ou multimode, généralement compris entre 10 et 50 um. Des moyens de centrages 6 des deux parties permettent de les maintenir sensiblement selon l'axe de la conduite 2. Pour assembler les deux parties par des manoeuvres depuis la surface de tiges ou de câble reliés à une des deux parties, il est indispensable qu'il y ait la présence de moyens de guidage 7. De plus, une fois connectées les deux parties sont verrouillées en place par des moyens de verrouillage 8 pour éviter toute déconnexion intempestive. Cette figure 1 purement schématique n'a pour objet que de io préciser les différentes fonctions liées au connecteur. Il y a une autre fonction indispensable (non représentée sur la figure 1) qui consiste à prévoir des moyens de nettoyage des deux faces des extrémités de la fibre puisque le milieu ambiant, généralement liquide, peut fortement perturber la transmission si les faces ne sont pas suffisamment propres. Les figures 2A et 2B montrent en coupe un exemple de réalisation, respectivement avant et après connexion. La figure 2A montre la présentation de la partie mâle 11 en face de l'entrée de la partie femelle 12. Les deux extrémités de la fibre optique sont fixées de la même manière dans les deux parties. L'extrémité 13 de la fibre optique de la partie mâle est tenu par un jeu de mors 14 en appui sur un face 15 d'un mandrin 16. Une fourrure 17 se visse par le filetage 18 sur l'extrémité du mandrin 16 tout en bloquant le jeu de mors par la coopération de la surface externe conique mâle des mors et de la surface interne conique femelle de la fourrure 17. La fibre optique 13 passe à travers un perçage 22 dans l'axe du mandrin 16. Ainsi, l'extrémité de la fibre optique est centrée et tenue avec précision. La face externe 19 des mors est polie une fois montée la fibre optique de façon à obtenir un état de surface permettant un contact optimal avec la face externe 20 des mors 21 de la partie femelle 12. Les figure 3A et 3B montrent plus en détails des mors 14 ou 21. La partie femelle 12 comporte un mandrin 23 perforé en son axe par une perçage 24 pour faire passer la fibre optique 25 vers le système de fixation par mors 21. Une fourrure externe 26 est coaxiale du mandrin 23 et liée solidairement avec le mandrin par des moyens de liaison non représentés sur les figures, mais à la portée de l'homme du métier. La référence 27 désigne l'extrémité de la fourrure de la partie femelle qui sert de moyens de guidage et de centrage lors de l'introduction de la partie mâle 11 pour une connexion. Une chambre de réserve 28 de produit de nettoyage, généralement un gel optique ou équivalent, est aménagée entre le mandrin 23 et la fourrure 26. Un piston 29 permet l'équilibrage de la pression interne à la chambre 28 avec la pression externe du milieu ambiant dans lequel se trouve le connecteur, grâce un orifice 30. Une chemise 31 concentrique au mandrin 23 et interne à la fourrure 26, comprend un piston 32 qui délimite avec un alésage 33 dans la fourrure 26 une première chambre 34 et une deuxième chambre 35 (figure 2B), selon la position du piston 32 dans l'alésage 33. Cette première chambre 34 communique avec la face 20 par au moins un conduit 37 et plusieurs conduits le long des mors (figures 3A et 3B). La deuxième chambre 35 communique avec la première chambre 34 par au moins un conduit 36 comprenant un dispositif anti-retour pour permettre la circulation que dans un seul sens. La chemise se termine par une face d'appui 38 et comprend un ressort de rappel 39 qui a pour fonction de maintenir cette chemise en position "deuxième chambre 35 vidée". La première chambre 34 est rempli du produit de nettoyage contenu dans la chambre de réserve 28. La chambre de réserve 28 communique avec la deuxième chambre 35 par au moins un conduit 40 comprenant un dispositif anti-retour pour permettre la circulation que dans un seul sens. La figure 2B montre les deux parties mâle et femelle connectées. Le mandrin 16 a pénétré dans les moyens de centrage et de guidage 27 pour venir en appui sur l'extrémité 38 de la fourrure 31. Une force de connexion est nécessaire pour comprimer le ressort de rappel 39 afin de déplacer longitudinalement la fourrure 31 avant le contact des faces 19 et 20. Le déplacement de la fourrure 31 vide la première chambre 34 pour faire sortir le produit de nettoyage par les conduits 37 sur la face 20 sous forme d'une ou plusieurs gouttes. Juste avant le contact des faces 19 et 20, le volume de produit de nettoyage éjecté doit être suffisant pour qu'il puisse chasser le liquide ambiant et, qu'après contact, seul des traces du produit de nettoyage subsistent entre les extrémités des fibres optiques. Le choix du produit de nettoyage est tel que la transmission optique n'est pas perturbée par ce produit. Dans le même temps que la première chambre 34 se vide, la deuxième chambre35 se rempli par le conduit 40 de produit de nettoyage provenant de 5 la chambre de réserve 28. A la déconnexion des deux parties mâle et femelle, le ressort de rappel 39 déplace la chemise 31 longitudinalement de façon à vider la deuxième chambre 35 dans la première chambre 34 par l'intermédiaire du conduit 36. Les deux chambres 34 et 35 doivent avoir des volumes équivalents. Les figures 3A et 3B montrent en vue de face deux modes de réalisation des moyens de tenue de la fibre optique par des mors. La référence 41 désigne la fourrure concentrique aux mors qui maintient ceux-ci. La figure 3A montre un ensemble de 3 mors 42a, 42b, 42c qui centrent et tiennent le coeur d'une fibre optique 43. Les bords 44 de chaque mors, coté surface conique, sont usinés en chanfrein de façon à former un canal 45 situé entre, et le long, de deux mors consécutifs. Ces canaux, qui peuvent être de nombre égal au nombre de mors, communiquent par l'ensemble des conduits 37 (figure 2A) avec la première chambre 34. La figure 3B montre une autre réalisation comprenant 4 mors 46a, 20 46b, 46c, 46d. REVENDICATIONS 1) Dispositif de connexion pour fibre optique comprenant des moyens de fixation de deux extrémités de fibres optiques (13, 25), des moyens de centrage (27) et de mise en contact desdites deux extrémités, des moyens de nettoyage des faces de contact des deux extrémités des fibres optiques, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent, pour chaque extrémité de fibre à connecter, un ensemble de mors coniques (14, 21) adaptés à tenir et centrer une extrémité, en ce que chacun des ensembles comporte une face (19, 20) adaptée à être en contact avec l'autre face de manière à faire coïncider, selon le même axe, les deux extrémités des fibres, et en ce qu'au moins une des faces comporte au moins un orifice en communication (45) avec une première chambre (34) contenant un fluide de nettoyage, ladite chambre comprenant des moyens de vidange (32) activés lors de l'approche pour la mise en contact desdites faces. 2) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de vidange comportent un piston (32) déplacé par l'approche d'une face par rapport à l'autre. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite 20 première chambre (34) comporte des moyens de remplissage (36) activés lors de la déconnexion. 4) Dispositif selon la revendication 3, dans lequel une deuxième chambre (35) est en communication avec la première chambre (34). 5) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit piston sépare la première chambre de la deuxième chambre. 6) Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel une chambre de réserve (28) est en communication avec la deuxième chambre. 7) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits mors (14, 21) comportent trois parties (42a, 42b, 42c) formant un tronc de cône, la fibre étant tenue selon l'axe. 8) Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les deux génératrices (44) des bords de chaque partie de mors sont chanfreinées de manière à former une canal (45) entre chaque partie, formant ainsi trois conduits le long de trois génératrices dudit tronc de cône. 9) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites faces de contact ont un état de surface résultant d'une étape de polissage après fixation de la fibre dans les mors. 10) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel des moyens de verrouillage (8) maintiennent en contact lesdites faces.