INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les cannelures 24 s’étendent autour de l’axe A. Dans l’exemple représenté, elles sont situées entre deux surfaces cylindriques internes 26a, 26b de l’évidement 18a, situées respectivement radialement à l’extérieur et à l’intérieur des cannelures 24 vis-à-vis du premier axe.
Le pied 18 de l’aube 14 comprend en outre à son extrémité libre radialement interne (vis-à-vis du premier axe), une surface annulaire 26c qui s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe A.
illustre une vue avant de l’ensemble d’actionneur alternatif, selon des exemples de la présente divulgation ;
illustre les vis de l’ensemble d’actionneur alternatif, selon des exemples de la présente divulgation ;
illustre le fait que les vis sont capables de déplacer un rail de l’assemblage vers le bas à l’intérieur d’une voie, selon des exemples de la présente divulgation ;
illustre le fait que les vis se sont déplacées vers le bas le long des rampes de la voie pour déplacer le rail, selon des exemples de la présente divulgation.
illustre le fait que la voie peut comprendre au moins une languette servant de point de poussée pour un écrou à bille, selon des exemples de la présente divulgation ; et
illustre une séquence opérationnelle pour l’ensemble d’actionneur des à , selon des exemples de la présente divulgation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE La présente divulgation concerne un ensemble d’actionneur comprenant une vis à billes à came pour des ensembles électromécaniques tels que par exemple des soupapes de sûreté souterraines. D’autres exemples peuvent inclure des dispositifs que l'on souhaite ouvrir (étendre) jusqu’à un certain point et une fois l’alimentation coupée, les fermer (se rétracter).
Les exemples décrits dans le présent document peuvent remplacer l’embrayage électromagnétique et le frein dans les actionneurs électriques pour les outils de puits de forage (p. ex., les soupapes). Dans des exemples particuliers, une came peut constituer une partie extérieure d’un écrou à bille disposé autour de la vis à billes. L’écrou à billes/la came peut faire partie d’un ensemble d’écrou à billes dont les principaux composants sont l’écrou à billes (avec la came) et l’arbre de sortie. Le système proposé utilise un nombre minimum de composants électriques, ce qui réduit les besoins en alimentation de l’actionneur électrique dans l’ensemble du système. Le système supprime la charge de maintien de l’actionneur sur l’assemblage de la tige de guidage, ce qui réduit la contrainte sur les composants de l’actionneur.
Pour ouvrir l’ensemble de soupape, le solénoïde peut être alimenté et fermé ou non alimenté et ouvert, et la came tourne pour saisir un rail qui est disposé (p. ex., à ressort) à l’intérieur d’une voie. Par exemple, un moteur fait tourner la vis à billes dans l’écrou à billes/la came. La rotation de la vis à bille entraîne la rotation de l’écrou à bille/came jusqu’à ce que l’épaulement de la came saisi/prenne contact avec le rail. Au contact, l’écrou à bille/la came cesse de tourner et commence à glisser axialement le long du rail prolongeant la partie de l’arbre de sortie de l’ensemble écrou à bille, entraînant ainsi le tube d’écoulement de l’ensemble de soupape de sûreté souterraine à se déplacer vers le bas pour ouvrir la soupape de sécurité souterraine.
Une tige de guidage avec des joints de piston est adjacente à la came et se déplace en collaboration avec la came. Par exemple, la tige de guidage et la came peuvent se déplacer simultanément dans des directions parallèles. Si le solénoïde est alimenté et il est fermé pendant l’ouverture de la soupape, le fluide entrera dans la chambre de la tige de guidage par le clapet anti-retour ; si le solénoïde n’est pas alimenté et il est ouvert pendant l’ouverture de la soupape, le fluide entrera dans la chambre de la tige de guidage par le clapet anti-retour ou par le solénoïde ouvert. Lorsque la came est complètement étendue, une électrovanne située à l’arrière d’un ou de plusieurs joints de piston est alimenté et fermé pour maintenir la soupape ouverte.
Le solénoïde fermé crée un volume fermé entre le solénoïde et les joints du piston pour maintenir la soupape ouverte. Le volume de fluide s’étend du solénoïde à la tige de guidage. Un clapet anti-retour permet au fluide de pénétrer dans un volume fermé lorsque la tige de guidage est en cours d’extension. La tige de guidage est utilisée avec un actionneur électrique standard sans frein. Le solénoïde à volume fermé remplace le frein standard.
Pour fermer la soupape, l’alimentation est coupée au niveau du solénoïde qui ouvre le volume fermé (p. ex., libère la pression/le fluide). L’ensemble écrou à bille/came peut alors être tourné dans la direction opposée pour rétracter l’ensemble écrou à bille/came. La capacité de la vis à billes à tourner dans la direction opposée est limitée par l’engrenage. La rotation inverse limitée de la vis à billes et la force exercée sur l’arbre de sortie de l’ensemble écrou à billes/came font tourner l’ensemble écrou à billes/came sur la vis à billes. Lors de la rétractation, l’ensemble écrou à billes/came tourne dans la direction opposée à celui de l’extension de l’ensemble écrou à billes/came. Un ressort peut être disposé sous le rail à l’intérieur de la voie et lorsque l’ensemble écrou à bille/came tourne dans la direction opposée, le ressort sous le rail est comprimé tandis que la came tourne pour pousser le rail (vers le bas et hors du chemin) de sorte que la came ne puisse pas saisir le rail lors de la rétraction, permettant ainsi à la soupape de revenir à la position complètement fermée.
Dans d’autres exemples, le rail peut comporter des vis qui glissent dans les fentes du rail de sorte que le rail est déplacé vers le bas, de sorte que la came ne peut pas saisir le rail pendant la rétraction de la came, plutôt que le ressort comme indiqué ci-dessus. De plus, dans certains exemples, l’ensemble d’actionneur comprend une voie inférieure qui peut être utilisée pour engager une soupape-champignon qui est communication fluidique avec un volume de fluide fermé. Le volume de fluide peut être limité par la soupape-champignon et un solénoïde.
illustre un environnement de fonctionnement pour un outil de puits de forage tel qu’une soupape de sûreté, selon des exemples de la présente divulgation. Il convient de noter que si la décrit généralement une installation en pleine mer, l’homme du métier peut reconnaître que les principes décrits dans le présent document sont également applicables aux opérations terrestres, sans sortir du cadre de la divulgation.
Une plate-forme semi-submersible 100 est centrée sur une formation pétrolière et gazière submergée 102 située sous le plancher océanique 104. La formation 102 comprenant un puits de forage 110 est pénétrée par le puits 106 s’étendant à travers l’eau 108. Le revêtement 112 se trouve à l’intérieur du puits de forage 110. Le tubage de production 114 se trouve à l’intérieur du revêtement 112. Les joints 116 assurent l’étanchéité entre le tubage 114 et le revêtement 112. Pendant la production, le fluide de formation pénètre dans le puits de forage 110 par les perforations. Une soupape 118 (p. ex., un outil de puits de forage) est couplée à l’intérieur du tubage 114. La soupape 118 peut comprendre un ensemble d’actionneur 120 et peut être en communication avec un système de contrôle 122 pour contrôler/alimenter la soupape 118 via un câble 124.
illustre une vue rapprochée de l’ensemble d’actionneur 120, selon quelques exemples de la présente divulgation. L’ensemble d’actionneur 120 peut comprendre un actionneur linéaire. Par exemple, une came 200 peut constituer une partie extérieure d’un écrou à bille 201 disposé autour d’une vis à bille 202 et couplé de manière filetée à celle-ci. La came 200 peut comprendre la partie externe à rayon croissant de l’écrou à bille 201. La vis à billes 202 peut être couplée à une boîte de vitesses 204 et à un moteur 206. L’ensemble d’actionneur 120 peut également comprendre une partie comprenant un arbre de sortie 207 s’étendant à partir de l’écrou à billes/la came.
Le pied 18 de l’aube 14 comprend une ou plusieurs butées 28, 30. La ou chaque butée 28, 30 a une forme annulaire et s’étend autour de l’axe A et radialement vers l’extérieur par rapport à cet axe A.
Dans l’exemple représenté, la butée 28 est formée a saillie à une extrémité radialement externe du pied 18 vis-à-vis du premier axe, sensiblement au niveau de l’extrémité fermée de l’évidement 18a.
La butée 30 est formée a saillie sur une partie médiane du pied 18 vis-à-vis du premier axe, située entre la butée 28 et l’extrémité libre du pied 18.
Le pied 18 de l’aube 14 comprend de plus une gorge annulaire 32 qui débouche radialement vers l’extérieur et qui est ici formée au voisinage de l’extrémité libre du pied 18.
Entre la butée 28 et la gorge 32, et plus particulièrement entre la butée 30 et la gorge 32, le pied 18 comprend une surface cylindrique externe 34a pourvue ou non d’un filetage externe.
Le pied 18 de l’aube 14 comprend plusieurs surfaces cylindriques externes de centrage S1, S2 et S3 dans l’exemple représenté. Les surfaces S1, S2 et S3 ont des diamètres D1, D2 et D3 décroissants et sont réparties le long de l’axe A, radialement de l’extérieur vers l’intérieur vis-à-vis du premier axe.
La surface S1 de plus grand diamètre D1 est située entre les butées 28, 30.
La surface S2 de diamètre intermédiaire D2 est située entre la butée 30 et la surface 34a.
La surface S3 de plus petit diamètre D3 est située entre la gorge 32 et l’extrémité libre du pied 18, et plus particulièrement entre la gorge 32 et un autre filetage externe 34b du pied 18. Le filetage 34b a un diamètre inférieur à celui de la surface 34a ou du filetage prévu sur cette surface.
La butée 28 est située à l’extrémité radialement externe de la surface S1 par rapport au premier axe. La butée 30 est située à l’extrémité radialement externe de la surface S2 par rapport au premier axe.
Le moyeu 12 peut comprendre des brides annulaires de fixation 36 à chacune de ses extrémités axiales, comme cela est visible à la .
Dans l’exemple représenté, chacun des orifices 12a du moyeu 12 comprend des butées 38, 40, 42, 44.
La ou chaque butée 38, 40, 42, 44 a une forme annulaire et s’étend autour de l’axe A et radialement vers l’intérieur par rapport à cet axe A.
Les butées 38, 40, 42, 44 sont respectivement disposés les unes après les autres le long de l’axe de calage A. Il y a ainsi une butée 38 radialement externe, une butée radialement interne 44 et deux butées intermédiaires 40, 42.
La butée 38 a un plus grand diamètre que la butée 40, et la butée 44 a un plus grand diamètre que la butée 42.
Les butées intermédiaires 40, 42 permettent d’accueillir des paliers 46, 48 de guidage des pieds 18 des aubes 14.
Les vis 600 se déplacent vers le bas après que l’écrou à bille 201 a poussé la voie 209 vers l’avant pour comprimer le ressort 604. Une languette ou une protubérance de l’écrou à bille 201 peut pénétrer dans une rainure 702 de la voie inférieure 606 qui avec l’engrenage du moteur, empêche l’assemblage de l’écrou à bille de se rétracter. La voie inférieure 606 est incapable de comprimer la soupape-champignon 607 en raison du fluide bloqué dans la chambre 610.
illustre que les vis 600 de l’ensemble d’actionneur 120 se sont déplacées vers le bas le long des rampes 700 des fentes 602 pour déplacer le rail 208 vers le bas à l’intérieur de la voie 209. Les vis 600 sont positionnées vers le bas et l’écrou à bille 201 a poussé la voie 209 vers l’avant pour comprimer le ressort 604. La languette ou la protubérance 402 de l’écrou à bille 201 est entrée dans une rainure 702 de la voie inférieure 606 qui, avec l’engrenage du moteur, empêche l’assemblage de l’écrou à bille de se rétracter.
illustre que la voie 209 de l’ensemble d’actionneur 120 peut comprendre une ou plusieurs languettes 900 qui peuvent servir de point de poussée pour l’écrou à bille 201 lorsqu’il déplace la voie 209 vers l’avant en comprimant le ressort 604. La voie inférieure 606 peut comprendre une rampe 902 à une extrémité distale pour faciliter le mouvement sur la soupape-champignon 607. L’alimentation de l’électrovanne 214 est interrompue permettant à la séquence de fermeture de la vanne de commencer. Lorsque le solénoïde n’est plus alimenté, le fluide peut s’écouler de la chambre 610, libérant la soupape-champignon 607 qui, à son tour, permet au ressort 604 de s’étendre, poussant la voie inférieure 604 vers l’avant et comprimant la soupape-champignon 607. Le ressort 604 pousse la voie inférieure 606 vers l’avant et la soupape-champignon 607 se comprime, et l’écrou à bille 201 sort de la rainure 702 de la voie inférieure 606. L’écrou à billes 201 tourne lorsqu’il se rétracte le long de la vis à billes fixée. Lorsque l’écrou à bille 201 s’approche de la rétraction complète, l’écrou à bille 201 pousse sur la (les) languette(s) 901, forçant le rail 209 à se déplacer vers la gauche. Lorsque la voie 209 se déplace vers la gauche, les ressorts disposés sous le rail 602 poussent le rail 602 vers le haut, ce qui fait que les vis 600 suivent les rampes 700 des fentes 602. Lorsque l’écrou à bille 201 s’approche de la rétraction complète, l’élément 404 de l’ensemble écrou à bille/came entre en contact avec l’extrémité distale de la voie inférieur 606, poussant la voie inférieure 606 vers la gauche, ce qui permet au la soupape-champignon 607 de reposer à côté de la rampe 902 de la voie inférieur 606.
illustre une séquence opérationnelle pour l’ensemble d’actionneur 120 des à , selon des exemples de la présente divulgation. À l’étape 1000, pour ouvrir une soupape, une vis à bille est tournée pour étendre un écrou à bille le long d’un rail qui est disposé dans une voie (par exemple, à ). L’écrou à bille se déplace le long du rail. Par exemple, comme le montre la , l’écrou à bille 201 peut se déplacer le long du rail 208 qui s’étend longitudinalement le long de l’ensemble d’actionneur 120 à l’intérieur de la voie 209. Le rail 400 peut s’étendre à l’intérieur de la voie 209. En référence à la vue avant de la , l’écrou à billes 201 peut se déplacer vers l’avant le long du rail 208 lorsque la vis à billes 202 tourne, entraînant le déplacement de l’écrou à billes 201 vers l’avant. Lors de l’ouverture de la soupape, le solénoïde 214 est alimenté et fermé.
À l’étape 1002, les vis du rail glissent vers le bas et l’écrou à bille pousse le rail vers l’avant et entre en contact avec une rainure de la voie inférieure. Par exemple, comme le montre la , les vis 600 s’étendant latéralement à partir du rail 208 peuvent se déplacer dans les fentes 602 du rail 209. Le rail 208 se déplace vers le bas lorsque l’écrou à bille 201 pousse le rail 209 vers l’avant. À l’étape 1004, le rail 209 comprime le ressort 604 qui pousse contre la voie inférieure 606.
À l’étape 1006, le rail inférieur pousse contre la soupape-champignon qui définit la limite d’extension de l’écrou à billes. La soupape est maintenant ouverte. Par exemple, comme le montre la , la voie inférieure 606 peut comprendre une rampe 902 à une extrémité distale pour faciliter le mouvement sur la soupape-champignon 607. L’alimentation du solénoïde 214 peut être interrompue afin d’ouvrir le solénoïde 214 et d’éliminer la pression attrapée sous la soupape-champignon pour fermer la soupape. Une fois le solénoïde ouvert, le ressort 604 force la rampe de la voie inférieure 606 sur la soupape-champignon 607, poussant la soupape-champignon 607 vers le bas, ce qui permet à la voie inférieure 606 de continuer à avancer. Le ressort 604 pousse la voie inférieure 606 et la soupape-champignon 607 se comprime, et la languette de l’écrou à bille 201 sort de la rainure 702 de la voie inférieure 606. Le ressort principal (non illustré) de l’ensemble de la soupape, agissant contre l’écrou à bille, provoque la rétractation de l’écrou à bille. L’écrou à bille tourne lorsqu’il se rétracte.
En conséquence, les systèmes et méthodes de la présente divulgation permettent à un mécanisme de vis à bille de contrôler les outils de puits de forage, par exemple pour actionner les soupapes dans les puits. Les systèmes et les méthodes peuvent comprendre l’un quelconque des diverses éléments divulgués dans le présent document, y compris une ou plusieurs des déclarations suivantes.
Déclaration 1. Un ensemble d’actionneur comprend une vis à billes ; un écrou à billes est disposé autour de la vis à billes ; une came est disposée autour de l’écrou à billes ; un rail est disposé à côté de la came, le rail pouvant arrêter la rotation de la came pour étendre la came axialement lorsque l’écrou à billes traverse la vis à billes.
Déclaration 2. L’ensemble d’actionneur de la déclaration 1, dans lequel le rail est à ressort.
Déclaration 3. L’ensemble d’actionneur de la déclaration 1 ou de la déclaration 2, dans lequel le rail est disposé dans une voie.
Déclaration 4. L’ensemble d’actionneur de l’une des déclarations 1-3, comprenant en outre un boîtier, dans lequel le rail est disposé sur le boîtier.
Déclaration 5. L’ensemble d’actionneur de l’une des déclarations 1-4, comprenant en outre un solénoïde disposé dans le boîtier.
Déclaration 6. L’ensemble d’actionneur de l’une des déclarations 1-5, comprenant en outre une tige de guidage disposée à l’intérieur du boîtier.
Déclaration 7. L’ensemble d’actionneur de l’une des déclarations 1-6, comprenant en outre un volume fermé s’étendant entre le solénoïde et les joints de piston de la tige de guidage.
Déclaration 8. Un ensemble d’actionneur comprenant : une vis à billes ; un écrou à billes disposé autour de la vis à billes ; une came disposée autour de l’écrou à billes ; un rail disposé à côté de la came, le rail pouvant guider le mouvement axial de l’écrou à billes et de la came lors de la rotation de la vis à billes ; un rail, dans lequel le rail est disposé dans la voie.
Déclaration 9. L’ensemble d’actionneur de la déclaration 8, dans lequel la voie comprend des fentes.
-- la douille comprend un rebord annulaire externe, et la bague filetée comprend un rebord annulaire interne qui prend appui en direction de l’axe de calage sur le rebord externe de la douille, et du côté de la pale pour retenir la douille dans l’évidement du pied ;
-- la butée du pied de chacune des aubes est en appui direct sur le palier externe, ou est en appui sur le palier externe par l’intermédiaire d’un capot annulaire externe qui est monté autour du pied et qui recouvre au moins en partie le palier externe ;
-- le capot externe a sa périphérie interne qui est serrée entre la butée et le palier externe, et sa périphérie externe qui est en appui en direction de l’axe de calage sur le moyeu, par exemple par l’intermédiaire d’un joint annulaire ;
le palier externe comprend une bague externe qui prend appui en direction de l’axe de calage et du côté opposé à la pale sur une butée située dans l’orifice du moyeu, et/ou le palier interne comprend une bague externe qui prend appui en direction de l’axe de calage et du côté de la pale sur une butée située dans l’orifice du moyeu ; le palier externe comprend une bague interne qui prend appui en direction de l’axe de calage et du côté opposé à la pale sur une entretoise montée autour du pied et dans l’orifice du moyeu, et/ou le palier interne comprend une bague interne qui prend appui en direction de l’axe de calage et du côté de la pale sur une butée sur le pied de l’aube ou sur l’entretoise précitée ;
-- la bague interne du palier externe est en appui sur l’entretoise par l’intermédiaire d’un joint annulaire, et/ou la bague interne du palier interne est en appui sur la butée ou sur l’entretoise par l’intermédiaire d’un joint annulaire ;
-- les paliers ont des diamètres internes qui sont croissants radialement de l’intérieur vers l’extérieur vis-à-vis dudit premier axe ; ainsi, le diamètre interne du palier (radialement) interne a un diamètre interne qui est plus petit que le diamètre interne du palier (radialement) externe ;
-- l’ensemble vis-écrou est monté sur une surface cylindrique externe du pied ; en variante, la vis interne comprend en outre un filetage interne de vissage sur un filetage externe du pied ;
-- les paliers sont des paliers à roulement, par exemple à billes ou à rouleaux ; les rouleaux pouvant être coniques.
a) montage des paliers dans les orifices du moyeu,
b) insertion du pied de chacune des aubes dans l’orifice correspondant du moyeu, radialement de l’extérieur vers l’intérieur par rapport audit premier axe, jusqu’à ce que la butée du pied prenne appui sur le palier externe,
c) montage de l’ensemble vis-écrou sur le pied de l’aube, entre la butée et la gorge,
d) montage de l’anneau sectorisé dans la gorge du pied,
e) positionnement de l’ensemble vis-écrou, et en particulier de la vis interne, pour que la vis interne prenne appui sur l’anneau sectorisé,
f) vissage de l’écrou externe sur la vis interne pour que l’écrou externe prenne appui sur le palier interne.
Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif d’interface DIF destiné à être couplé à au moins un équipement électrique externe EE nécessitant un courant d’alimentation pour fonctionner et à un connecteur de recharge CNR équipant un système S comprenant aussi une batterie BR rechargeable via ce connecteur de recharge CNR et pouvant fournir ce courant d’alimentation.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comprenant un connecteur de recharge permettant de recharger une batterie rechargeable lorsqu’un dispositif d’interface ou un connecteur externe, couplé à une source d’alimentation externe, est connecté à lui. Par conséquent, le système peut être un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), un appareil électrique (y compris électroménager ou grand public), une installation (y compris de type industriel), ou un bâtiment.
De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie BR rechargeable du système S, couplée au connecteur de recharge CNR, est chargée d’alimenter la machine motrice électrique MME du GMP, une batterie de servitude BS et un réseau de bord RB. Il s’agit donc ici d’une batterie principale (ou de traction). Mais la batterie BR pourrait fournir de l’énergie électrique pour seulement une partie des équipements précités et/ou au moins un autre équipement de son système S.
On a schématiquement représenté sur la un système S (ici un véhicule) comprenant une chaîne de transmission à GMP électrique (et donc à machine motrice électrique MME), un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une batterie principale (ou de traction) BR, un convertisseur CV, et un connecteur de recharge CNR auquel est temporairement connecté un dispositif d’interface DIF selon l’invention.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le dispositif d’interface DIF fait partie d’un câble d’alimentation électrique C2 qui fait lui-même partie d’un équipement électrique externe EE nécessitant un courant d’alimentation cal pour fonctionner. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, un dispositif d’interface DIF, selon l’invention, peut être un équipement en soi (ou adaptateur) destiné à être couplé à un connecteur de recharge CNR d’un système S et à au moins un équipement électrique externe EE (par exemple à un connecteur d’un câble d’alimentation de ce dernier (EE)).
Par exemple, un équipement électrique externe EE peut être un vélo électrique. Mais il peut s’agir de n’importe quel appareil ou équipement électrique et externe au système S, et notamment d’une remorque, d’une caravane, d’un mobil-home, d’un barbecue, ou d’un dispositif d’éclairage.
La machine motrice électrique MME est une machine électrique agencée de manière à fournir du couple pour déplacer le système S (ici un véhicule) lorsqu’elle est alimentée en énergie électrique par la batterie principale BR, ainsi qu’éventuellement à récupérer du couple (par exemple dans une phase de freinage récupératif).