Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention concerne un dispositiE de connexion
porteur de charges comprenant un connecteur auto-
verrouillable e-t un mandrin solidaire de charges à porter,
apte à transmettre à travers le mandrin des pressions et
debits hydrauliques.
Des connecteurs de ce type pouvant por-ter des charges très
lourdes sont des-tinés à être utilisés pour les stations
sous-marines de production pétrolière à grande profondeur,
où les opérations doivent être exécutées par commande à
distance sans intervention de l'homme.
En conséquence, un tel dispositif do:it etre apte, après
avoir été descendu au fond à prox~mite des installations
sous-m~rines, par exemple au moyen d'un -train de tiges,
saisir et à verrou:iller mecaniquement des parties de
l'installation munies d'un mandrin du type approprié à la
conception du connecteur, puis, après l'au-to-verrouillage,
de transmettre une puissance hydraulique à -travers le
mandrin à l'objet manipulé, par exemple en vue d'activer un
mécanisme quelconque, tel que celui d'ouverture et de ferme-
ture de vannes ou, plus simplement, de remplir d'huile une
cavité abritant des organes suscep-tibles d'être corrodés
pour les mettre à l'abri de la corrosion.
Dans la plupar-t de connecteurs de ce type, la présentation
du connecteur sur son mandrin est souvent brutale au risque
d'endommager le système de joints d'étanchéité employés. Le
défaut d'étanchéité de joints entraine des inconvénients,
par exemple la mise en pression d'un circuit peut provoquer
la mise en pression d'un circuit adjacent.
Par ailleurs, les systèmes employés laissent des circuits
hydrauliques et les organes de commande au contact de l'eau
.
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,~ - 2 ~
de mer, en particulier lors de l'approche du connecteur du
mandrin immergé.
Selon la présente invention il est prévu un disposi-tif de
connexion porteur de charges comprenant un connecteur auto--
verrouillable et un mandrin solidaire de char~es à porter,
apte à transmettre à travers le mandrin des pressions et des
debits hydrauliques, comprenant en combinaison:
- une tête de connecteur comprenant un corps creux de
connecteur et un manchon interne ménageant une chambre
cylindrique,
- un mandrin creux s'étendant à l'interieur dudit corps
creux du connecteur et adapté à etre verrouillé dans la tete
dudit connecteur,
- un piston obturateur ayant une face avant portee à
l'interieur dudit mandrin et pourvue de plusieurs joints
annulaires espacés axialement,
- un ressort de rappel à l'interieur dudit mandrin pour
solliciter ledit piston obturateur vers ladite tête de
connecteur,
- un piston mobile coulissant dans ladite chambre, ayant une
tête de piston mobile dans cette chambre et limité dans sa
course vers le bas par un manchon interne,
- ledit piston mobile ayant sa partie inferieure à
l'intérieur du corps de connecteur et une face terminale
prenant appui sur la face avant du piston obturateur à
l'intérieur du mandrin,
- des conduits pour le passage du fluide hydraulique entre
ladite tête de connecteur et ledit mandrin, y compris des
premiers conduits dans ladite chambre et traversant ladite
tête de piston,
- des logements correspondants dans ledit piston mobile pour
recevoir lesdits premiers conduits, lorsque le piston mobile
est dans sa position haute,
~'
~2~7~3~
~ - 2a -
- ledit piston mobile ayant des deuxièmes conduits munis de
premiers orifices à leur periphérie latérale pour pouvoir
communiquer avec des troisièmes conduits longitudinaux dans
le mandrin munis de deuxièmes ori~ices pour transmettre la
pression du fluide à la charge portée par le mandrin, tandis
que, lorsque ledit piston mobile est dans sa position basse,
lesdits premiers et deuxièmes orifices communiquent
mutuellement et lorsque le piston mobile est suivi dans sa
position haute par le piston obturateur, lesdits deuxièmes
orifices desdits troisièmes conduits du mandrin sont obturés
par des joints espacés entre eux le long de la face latérale
du piston obturateur.
De préference, les zones annulaires des orifices pax
lesquels debouchent à l'extérieur les conduits sont isolées
par des joints annulaixes répartis de part et d'autre de ces
zones le long de la périphérie du piston mobile. En effet,
grâce à la disposition d'une part, d'un piston mobile retenu
dans le corps du connecteur et d'autre part, d'un piston
obturateur retenu dans le corps du mandrin et grâce à une
disposition ]udicieuse de joints annulaires d'étanchéité,
les circuits hydrauliques du connecteur et ceux du mandrin
resent isolés de l'eau de mer non seulement dans la phase
connectée et verrouillée, mais aussi lorsque le connecteur
est éloigné du mandrin et leurs parties creuses et
protubérantes sont exposées à l'environnement de l'eau de
mer.
Selon une forme de réalisation préférée, la chambre
cylindrique de la tête du connecteur est traversée par deux
conduits reliés respectivement à l'admission et au retour de
fluide hydraulique de haute pression, qui sont susceptibles
de communiquer par l'intermédiaire des deux logements du
piston mobile, dans la position basse, avec deux conduits de
g
- 2b -
l'enveloppe du mandrin, tand.is qu'un troisième conduit pour
un fluide de basse pression traverse axialement la chambre
et débouche, par l'intermédiaire d'un logement analogue
menage dans le piston mobile et d'un conduit, dans l'axe de
la face terminale du piston pour communiquer avec un conduit
axial menage dans le piston obturateur pour la t.ransmission
de fluide de basse pression à travers le mandrin vers la
charge portee par le mandrin.
D'autres particularites du dispositif selon l'invention
appara~tront à la
,umière de la description d'un mode de réalisation illustré à -titre d'exem-
ple par la figure unique annexe.
Le connecteur comprend une tete de connecteur 1 muni de crochet et renfer-
mant une cavité ou chambre cylindrique 2 et un corps de connecteur creux 3
racco.rde à la tete 1 et à l'intérieur duquel es-t placé un manchon 4.
L`espace axial à l'intérieur du corps de connecteur 3 est destiné à loger
un mandrin creux 6 muni d'une bride 7 pour être fixé à une charge quelcon-
que à manipuler, par exemple à un multiconnecteur faisant partie de l'équipe
ment d'une station sous-marine de production pétrolière.
Les moyens de verrouillage mécanique du mandrin 6 sont des moyens classiques
logés dans la partie basse du corps de connecteur à la suite du manchon 4
et comportant un manchon 8 logé dans une ouverture du corps 3, sollicité
par un ressort 13 et solidaire de blocs de déverrouillage 9 percés d`ouver-
tures 10. Le manchon 8 porte des lames ~lastiques 11, appelées communément
des chiens, dont les extrémités 12 s`enclenchent dans des logements dont
est pourvue la face ext~rieure du mandrin 6, lorsqu`on introduit le mandrin
dans le corps de connecteur. En outre, ces moyens de verrouillage comportent,
fixé à l`extérieur du corps 3 et ~ proximité des blocs 9, un dispositif de
déblocage en forn1e de bague 14 servant ~ loger deux pistons 15 et munie
d`une arrivée de fluide 16 agissant sur les pistons.
A l`intérieur du mandrin creux 6, est placé un piston obturateur 17. Des
joints annulaires d`obturation 44,45 et 46 sont répartis le long de la face
latérale du piston . La partie formant le piston 17 se prolonge par une
tige 19 et des ressorts 20 entourent cette tige en prenant appui sur un
épaulement intérieur 21 du mandrin pour exercer une poussée vers l`extré-
mité ouverte du mandrin sur le piston 17. La tige 19 se termine par une
butée de retenue 22 logée dans une cavité proche de la bride 7 et munie
d`épaulement de retenue 23 pour limiter la course du piston 17.
Le système de verrouillage travaille de fa~on connue suivante. On introduit
le mandrin 6 dans le corps du connecteur 3, les chiens 12 s'écartent
élastiquement jusqu'à ce qu`ils rencontrent le logement de ~errou-illage
dont est munie la face extérieure du mandrin. Pour déverrouiller la liaison,
on exerce à l`aide de fluide hydraulique arrivant par 16 une poussée axiale
sur le piston 15, qui poussant le bloc de déverrouillage 9 fait en même
temps écarter les lames 11. Les ouvertures 10 permettent d'accomplir une
telle action manuellement.
Dans la tête du connecteur 1 sont logés des conduits pour le fluide hydrau-
lique,-et en particulier, dans l'axe de la tête une admission 24 pour le
fluide de basse pression et deux conduits 25 et 26 répartis excentriquement
4~ et raccordés à un distributeur de fluide sous pression pour l'admission
.. .
~ et le retour d`un fluide de haute pression.
Ces conduits 24,2S et 26 sont raccor~és aux tubulures, respectivement,
27,28 et 29 ~mergeant axialement dans la cavité cylindrique 2 qui est limi-
tée par un épaulement annulaire 30 formé par la face frontale du manchon 4.
A l'in~érieur du manchon 4 est logé un piston mobile 31 dont la tête 32
S est susceptible de coulisser dans la cavité 2. La longueur du piston 31
d~passe la longueur du manchon 4 et sa partie inf~rieure est destinée à
coulisser à l'intériewr du mandrin creux 6. Dans le piston 31 sont ménag~
en regard des tubulures 27,28 et 29 des logements cylindriques 320 per-
mettant ainsi au piston de coulisser le long de ces tubulures. Une admission
~0 de fluide hydrauli~ue 330 débouche dans la cavité 2 pour actionner la
course du piston. Une deuxibme admission 50 de fluide sous pression est
prévue pour déboucher dans la chambre 2 et exercer une poussée sur la face
opposée du piston pour le faire remonter.
Les logements cylindriques 320 se prolongent à l'intérieur du piston par
des conduits 33,34 et 35. Les conduits pour le fluide de haute pression
34 et 35 débouchent latéralement sur la face extérieure du piston 31, no-
tamment dans sa partie coulissante à l'intérieur du mandrin creux 6, munie
de joints annulaires d'étanchéité 38, par des orifices 36 et 37 décalés
axialement.
A l'intérieur du mandrin 6 sont ménagés des conduits longitudinaux 39 et 40
pour le fluide de haute pression aboutissant à la bride 7, à partir de
laquelle ces conduits sont raccordés aux circuits intérieurs d'utilisation,
par exemple aux multiconnecteurs. Ces conduits d~bouchent par l'intermé-
diaire de dérivations latérales par des orifices décalés axialement vers
la partie creuse du mandrin, dans laquelle est placé le piston 31.
Le piston d'obturation 17 retenu au mandrin grâce à la butée 22 au bout de
la tige 19 dans un logement à proximité de la bride 7, est également sus-
ceptible de coulisser ~ l'intérieur du mandrin creux 6 et dans son axe est
prévu un conduit 41 pour le fluide de basse pression débouchant à la face
frontale du piston au moyen d'un clapet anti-retour 42. Le conduit 33 logé
axialement dans le piston mobile 31 peut etre ainsi raccordé sur le con-
duit 41 pour la transmission de fluide de basse pression à travers le man-
drin 6 grace au joint d'étanchéité placé au pied du piston 31. ~e fluide
peut etre utilisé comme fluide de protection des os^ganes susceptibles d'etre
endommagés par la corrosion, tels que des organes de multiconnecteur.
Le clapet anti-retour 42 sollicité en fermeture par un ressort s'ouvre sous
l'effet de la poussée d'une tige 52 logée dans le conduit 41 et prenant
appui sur un bossage 53 solidaire de la bride 7, lorsque lepiston 17 est
en fin de course de descente, poussé par le piston 31.
Un conduit 51 relié à un accumulateur oléo-pneumatique non repr~senté dé-
bouche dans une cavité limitée par une face opposée du piston 17 pour 1'
assister dans sa remontée.
Le conduit 33 est muni d'une dérivation lat~rale 43 débouchant dans l'es-
pace annulaire entre les orifices 36 et 37 à la p~riphérie ext~rieure du
piston ~7 et constitue un passage de drainage entre ~es zones annulaires
3~6 et 37 où débouchent les circuits de haute pression, de ~a~on à ce qu'en
cas de fuite ou de destruction de joints 38 situés de part et d'autre de
la dérivation 43, les circuits de haute pression ne se m~langent pas et
que toute fuite soit immédiatement drainée vers le circuit de basse pres-
sion au moyen du conduit 43.
La face latérale du piston obturateur 17 porte des joints annulaires 44,
45 et 46 destinés à obturer, dans la position relevée du piston 31, les
zones annulaires correspondant aux orifices par lesquels débouchent les
conduits de haute pression 39 et 40 et qui communiquent, en position basse
du piston 31l avec les orifices 36 et 37 de ce même piston.
Le raccordement du mandrin 6 sur le corps du connecteur 3 et des conduits
pour les fluides hydrauliques s'efFectue de la facon suivarlte.
Le mandrin solidaris~ au moyen de la bride 7 avec sa charge est introduit
à l'intérieur de corps de connecteur 3, jusqu'à l'obtention du verrouillage
mécanique au moyen de chiens 11 et 12, le piston mobile 31 étant dans sa
position haute et le piston d'obturation 17 étant repoussé vers le haut
au moyen de ressorts 20, aidé éventuellement par la pression d'un fluide
issu d'un accumulateur oléo-pneumatique, non représenté, débouchant par
la conduite 51, et les joints 44,45 et 46 obturant les zones annulaires des
orifices 39 et 40 correspondants du mandrin. Le clapet 42 obture le pas-
sage central 41~
On admet la pression de fluide hydraulique par 330, le piston 31 descend
jusqu'à la prise d'appui de la tete de piston 32 sur l'épaulement annulaire
3~ 30, exerce une poussée sur la face du piston obturateur 17 qui comprime
les ressorts 20 et refoule l'huile située dans le logement du ressort 20
dans l'accumulateur oléo-pneumatique.
Arrivé à ce stade, le piston 31 met en communication les orifices 36 et
37 avec les conduits correspondants 39 et 40 du mandrin, ainsi que l'ori-
fice du conduit 33 avec le conduit 41 du piston obturateur 17, en raison
de l'ouverture du clapet 42 grâce à la tige 52 située à l'intérieur du con-
duit 4i et prenant appui presque en fin de course sur le bossage 53 soli-
daire de la face de jonction du mandrin 6 à l'endroit de la bride 7.
- Le piston 31 étant en butée et le mandrin 6 en appui sur les chiens 12,
le positionnement correct des conduits 36 et 37 pour la communication
~L~7~3: 25~3
avec les conduits 39 et 40 est donc assur~.
On admet la pression de fluide de haute pression par une des admissions 25
ou 26, de sorte que l'énergie soit transférée du connecteur a la charge por-
tée par le mandrin. Une fois ltaction commandée par ledit fluide hydrau-
lique termin~e, on arrête l'admission par 25 ou 26 et on admet un fluide debasse pression par l'admission 24 pour remplir, par exemple, une cavit~ du
multiconnecteur et mettre ses organes à l'abri de la corrosion. Grâce au
clapet anti-retour 42, ce fluide reste en permanence dans ladite cavité.
L'opération terminée, on arrête l'admission 24, on relache la pression du
fluide admis par 330, on ouvre l'admission sur la face inférieure de la
tête 32 par le conduit 50 et le piston 31 remonte accompagné dans sa course
par le piston 17 sollicité par le ressort 20 et assisté par le fluide de
l'accumulateur exerçant une poussée sur le piston par l'intermédiaire du
conduit 51, ledit ressort pouvant ne pas exercer une action suffisante
pour ~aincre les frottements provoqués par les joints ~4,45 et 46 en fin
de course. Le piston 17 étant dans sa position haute, les joints 44,45 et
46 obturent efficacement les zones annulaires des orifices par lesquels
débouchent les conduits 39 et 40, tandis que les joints 3~ -isolent les cir-
cuits 33,34 et 35 de tout contact avec l'eau de mer.
La connexion hydraulique et sa déconnexion s'effectuent ainsi sans pollu-
tion des circuits hydrauliques par l'eau de mer. La fermeture de la cavité
du multiconnecteur rempli de fluide de protection s'effectue automatique-
ment, lorsque le piston obturateur 17 remonte sous l'effet de la poussée
exercée par le ressort 20 et le fluide de l'accumulateur oléo-pneumatique.
En effet, le bossage 53 solidaire de la bride 7 cesse de repousser la tige
52 couliss~nt à l'intérieur du piston 17 dans le conduit 41 et qui main-
tenait le clapet ~2 ouvert. ~ous l'effet de son ressort, le clapet 42 se
ferme, ce qui permet le piégeage de l'huile injectée à basse pression, qui,
moins dense que l'eau, aurait tendance à s'échapper à la surface de mer.
