CA1193188A

CA1193188A - Pince douce de retenue a element gonflable

Info

Publication number: CA1193188A
Application number: CA000388607A
Authority: CA
Inventors: Olivier Anselme; Bruno De Sivry; Michel Jegousse; Bernard G. Sudreau; Yves Le Hir; Daniel Josien
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1981-10-23
Publication date: 1985-09-10
Also published as: NO156621C; NL182664C; GB2086346B; FR2492911A1; DE3142279C2; NL8104764A; ES8207287A1; GB2086346A; AU537828B2; BR8106836A; NO813586L; IT8124679A0; JPS57102790A; ES506503A0; FR2492911B1; AU7675581A; NO156621B; IT1139289B; NL182664B; US4410210A

Abstract

Pince douce de retenue, comportant au moins une mâchoire rigide et au moins une vessie souple gonflable, portée par cette mâchoire et destinée à appliquer une paroi souple contre une surface, tandis que des efforts sont exercés en direction longitudinale entre pince et surface parallèlement à cette paroi. La paroi souple est constituée en un matériau anisotrope composite comprenant des éléments longs, orientés dans ladite direction longitudinale et présentant dans cette direction un allongement pratiquement nul, noyés dans un revêtement en une résine synthétique souple, et accrochés à au moins une pièce support solidaire de ladite mâchoire et disposée près d'une extrémité longitudinale de ladite vessie. Entre la mâchoire et un bâti porteur est inséré un système de calage déplaçable entre une position de travail dans laquelle la mâchoire est écartée du bâti et une position de repos dans laquelle la mâchoire est rapprochée du bâti.

Description

3~
I,a presente :invention concerne une pince de retenue et en particulier une pince de retenue qu:i s'applique de manière souple con-tre une surface en creant une liaison pince/surface capable de supporter des efforts, que l'on qualifiera de lonyitudinaux, parallèles a ce-tte surface; la pince peut avoir pour rôle de maintenir ladi-te surface sur laquelle s'exercent lesdits efforts longitudinaux ou elle peut être solidaire d'un organe qui est. soumis auxdi-ts efforts longitudinaux et que l'on desire maintenir en place par rapport à la surface.
La surface peut avoir diverses configuratlons; elle peut notamment être plane, polygonale ou cylindrique. On décrira l'invention plus particulièrement en se référant à
une surface cylindrique externe ou in-terne, mais l'invention n'est pas limitee a une telle configura-tion On sait que l'on peut realiser une pince de retenue de grande puissance sans risquer d'endommager le revêtement de ladite surface et en faisant epouser par une paroi de la pince les irregularites de la surface et de son revetement de manière a bien repartir la pression sur toute la surface, au moyen d'un vérin souple comprenant une encein-te délimitée par une vessie en un matériau élas-tomere renforcé par des ~ils synthétiques et gonflée par un fluide sous pression.
Mais on a constaté que de tels vérins souples ne conviennen-t plus dès que les efforts longitudinaux sont tres importants à cause d~ phénomène dit de chenillage, qui consiste en ce que la vessie a tendance a rouler sur elle-même par déplacement relatif de la face appliquée contre ladite surface par rapport à la face opposée s'appuyant contre une mâchoire de la pince, et qui en-tralne un déplacement relatif de la pince e-t de la surface contre laquelle elle s'applique.
Un objectif de l'invention est une pince douce de ~, t ;~

1-- ~ '~, 33~
retenue qui resiste, lorsqu'elle est active, à de tres grands e~forts longitudinau~ relatifs entre la pince et la surface contre laquelle elle est appliquee, tout en dégageant à l'état non actif un espace libre suffisant entre pince et surface.
Selon la presente invention, il est ?revu une pince douce de retenue, comportant au moins une mâchoire rigide et au moins une vessie souple gonflable, portée par ce^tte ma-choire et destinee a appliquer une paroi sou~le contre une surface, tandis que des efforts sont exercés en direction longitudinale entre pince et surface parallelement à ladite paroi, cette paroi souple etant constituee en un materiau anisotrope composite comprenant des eléments longs, orientes d~ns ladite direction longitudinale et presentant dans cette direction un allongement pratiquement nul, noyes dans un revetement en une resine synthetique souple, et accroches à
au moins une piece support solidaire de ladite mâchoire et disposee près d:une extremite longitudinale de ladite vessie, entre la mâchoire et un bati porteur etant insere un systeme de calage deplaçable entre une position de travail dans laquelle la mâchoire est ecartee du bati et une position de repos dans laquelle la mâchoire est rapprochee du bâti.
~ e preference, les eléments longs emergent de ladite paroi aux extremites longitudinales de celle-ci et sont accroches à des pieces supports solidaires de ladite machoire, disposees pres des extremites longitudinales de ladite vessie~
Ces pieces, placees en amont relativement aux sens desdits efforts lon~itudinaux tendant a entralner la paroi, retiennent celle-ci et l'empeche de se deformer. On qualiEie ici de longitudinal ce qui est considere dans la direction desdits efforts longitudinaux.
Avantageusement, ces elements longs, orientes dans ladite direction longitudinale et presenthnt dans celle-ci un ~

allongement pratiquement nul, sont pris dans le groupe des chalnes, mailles, barreaux métalliques et des textiles synthe-ti~ues, et sont enrobés dans un revêtement en une résine syn~

- 2a -3~

thetique souple pr:Lse dans le groupe des plastomeres et des elastomeres.
Comme textile syntheti~ue, on peut notarnment citer ceux à base de polyamides et polyes-ters, ainsi ~ue le matériau vendu dans le commerce sous la désignation KEVLAR .
Si lesdits efforts longitudinaux peuvent s'exercer dans deux sens opposés, on accrochera necessairement lesdits éléments à deux pieces supports disposées respectivement pres des deux extremités longitudinales du vérin, considérees comme on l'a defini plus haut.
Ladi~e paroi peut être independante de la vessie du verin, la vessie exerçant essentiellement un effort transver-sal de poussee et la paroi un effort longitudinal de retenue.
Toutefois, la vessie participe aussi a l'effort longitudinal de retenue. On a trouve que cet e~fort longitudinal se repar-tit dans la proportion approximative de 2/3 sur la paroi et 1/3 sur la vessie, lors~u'il y a une bonne adherence entre paroi et vessie. On pourrait evidemment augmenter la part de la paroi dans cet effort en rendant glissant le contact paroi/vessie.
Ladite paroi peut être rendue solidaire, par collage par exemple, d'une face de ladite vessie.
La paroi peut aussi constituer une face de ladite vessie, le reste de celle-ci etant fixe à ses extremites, par exemple par collage, aux bords de cette paroi. Dans une variante, ledit reste de la vessie peut e-tre constitue par un cadre rigide et une peau d'etancheite, ce cadre rigide for-mant les pieces supports~d'accrochage de ladite paroi.
Le systeme de calaye peut etre realise de diverses manières, par exemple par des verins a vis~
Un systeme de calage avantageux adapte a une pince peut comporter une pluralite de machoires disposees selon une v circonférence, montees sur le bati en y étant guidées dans le sens radial, et devant serrer une piece cylindrique dispo-sée à l'intérieur de cette circonference. Ce systeme peut comprendre au moins un jeu de cales radiales, en nombre égal a celui des mâchoires, por-tées interieurement par une couronne qui est disposée entre la bâti et les mâchoires, qui s'appuie extérieurement sur un che~in de roulement du bâti porteur e-t qui peut être déplacée en rotation par un verin agissan-t entre la bâti ~t cette couronne, tandis qu'un systeme a rampes de guidage est inséré entre la couronne et chaque mâchoire pour entralner les machoires dans un déplacement radial correspon-dant a l'épaisseur radiale des cales.
De preference, le s~steme de calage peut comprendre deux tels jeux de cales radiales disposes longitudinalement de part et d'autre d'une portion longi-tudinalement centrale de guidage radial des mâchoires.
En se réferant aux figures schematiques ci-jointes, on va decrire des exemples, donnes a titre non limitati~, de realisation de l'invention.

* KEVLAR est une marque de commerce.

~ _ 3~

I,a f.igure 1 est une coupe longitudlnale partielle de la partie gauche d'une pince serrant une piece cylindrique.
La figure 2 es-t une coupe longitudinale partielle d'un organe disposé a l'intérieur d'une conduite cylindrique a des Eins d'arrêt.
La figure 3 et la figure 4 sont des coupes tres schématiques et partielles de deux variantes de pinces.
Les figures 5 et 6 représenten-t respectivement en coupe longitudinale et en coupe sui.vant la ligne 6-6 de la figure 5 une pince a grand débattement disposée autour d'une piece cylindrique.
Les fi~ures 7 et 8 représenten-t respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, a plus grande échelle, une portion de pince.
Sur la figure 1, une piece cylindrique 1 est saisie par une pince que l'on a seulement représentée sur la partie gauche de la figure. Cette pince est portée par un bâti 2 muni de consoles 3 sur lesquelles viennent se fixer des mâchoires 4 munies de vérins souples 5. Ces vérins 5 comportent des vessies 6 qui sont alimentées en fluide sous pression par des tubulures 7. Entre vessie 6 et piece cylindrique 1, on a interposé une paroi 8, en forme générale de secteur de cylindre, constituée en un matériau ne présentant pratiquement pas d'allongement dans le sens longitudinal parallele aux génératrices de la piece cylindri.que l,.tou-t en étant souple dans le sens transversal et pouvant être comprimée lorsqu'ell.e est pressée par la vessie 6 contre la piece cylindrique 1.
Cette paroi 8 est accrochée a des suppor-ts constitués par des portions d'anneau 9 et 10 portées par des mâchoires 4, de part et d'au-tre, dans le sens longitudinal, des véri.ns 5.
Elle se trouve tendue lorsque le vérin 5 est actif. Le nombre de mâchoires 4 disposées autour de la piece 1 peut être exemple 3~
de trois ou quatre.
On a supposé dans l'exemple représenté, que la piece 1 exerçait une poussee dirigee vers le bas de la figure en d:irection longitudinale parallele aux yenera-trices de la pièce cylindrique 1. On a monté a cet effet les m~choires 4 sur les consoles 3 le long de surEaces incllnees 11 ayant un effe-t de coin. On peut, en outre, installer un système de rappel élastique de la paroi 8. Ce sys-teme pourra, par exemple, ê-tre une piece intermédiaire élastique in-kerposée entre la paroi 8 et la portion d'anneau 10, si la poussée est exclusivement diriyee ver le bas. Dans le cas d'efforts pouvant être dirigés dans les deux sens, soit vers le bas, soit vers le haut, si l'on désire ne pas laisser flotter la paroi 8 lorsque le vérin 5 n'est pas actif, on peut installer au moins une des portions d'anneau 9 et 10 dans une ouverture allongee solidaire de la mâchoire 4, de maniere telle qu'en position active du vérin 5 la portion d'anneau vienne en butée rigide a une extrémité de cette ou~erture, et qu'en position non active du vérin 5, cette portion d'anneau soit éloignée élastiquement de cette butée. Ces dispositions, dont la réalisation est évidente d'apres les explications qui viennent d'être données, n'ont pas eté représentees.
L'accrochage de la paro:L 8 aux portions d'anneau 9 et 10 ne présen-te pas de difEiculté. Ces portions d'anneau son-t par exemple enfilées dans une portion rabattue en boucle de l'extrémité correspondante de la paroi 8. Si le matériau constituant la paroi 8 comporte des chalnes métalliques, les portions d'anneau 9 et 10 peuvent traverser ces chalnes, notamment dans une portion de celle ci débordan-t longitudina-lement le revêtement en résine souple dans lequel les chalnessont noyées.
Des essais effectués avec des parois 8 dont les 3~

clcments incxtensil~les sont en K~VL~R ont montre qu'il est possible de retenir ulle pi~ce 1 exer~clrlt une poussee de plus de 240 tonnes, les deux--tier6 environ de cet-te poussée étant repris par les supports des parois 8, et les parois 8 s'allongent d'environ 1 %.
Sur la figure 2, on a représenté une condulte cylindrique 12 a l'intérieur de laquelle un organe d'arret 13 doit se maintenir en place con-tre l'ac-tion d'une force qui lui est appliquée dans le sens longi-tudinal de la conduite.
Le corps 14 de cet organe 13 est entoure d'au moins un verin souple 15 gonflable par l'intermédiaire d'une tubulure 16.
Une paroi 17, de forme génerale cylindrique, entoure le vérin souple 15 sur sa périphérie exterieure. Cette paroi 17 est accrochée a des anneaux métalliques 18, 19, portés par le corps 14, par l'intermédiaire de pieces supports 20, 21, aux ex-trémités lonyitudinales de ce corps 14~ La paroi 17 joue un rôle analogue a celui de la paroi 8, et elle présente aussi un allongement pratiquement nul en direction longitudinale parallele à la génératrice de la conduite 12.
L'organe 13 peut retenir un organe quelconque dans la conduite 12. Il peut no-tamment retenir des disposi-tifs d'étanchéite disposés en un autre emplacement axial et raccordés a l'organe 13 par une liaison mecanique quelconque, l'ensemble de ces dispositifs d'etancheite et de l'organe 13 formant un obtura-teur destiné a isoler deux portions internes d'une conduite~
Les parois 8 et 17 peuvent rester séparées des faces externes des vessies des verins 5 et 15, mais elles peuvent aussi être reunies a ces faces, par collage par exemple.
Sur 1A flyure 3, on a representé un verin souple dans lequel une paroi 22, analogue par exemple a la paroi 8 de la figure 1, constitue une face de la vessie de ce verin, :~:L'3~

le reste 23 de cette vess:i.e étallt Elxe au~ bo~ds d~ la paroi 22, par exemple par collage le long d'une surface de contact 25.
Dans le cas de la f:lgure 4, un veri.n comprend un cadre metallique 26 auquel est fixee à ses extremi-tés lon-gitudinales 27 e-t 28 une parol 29, du genre de la paroi 8 de la figure 1 par exemple, tandis qu'une peau souple 30 assure l'etancheité en étant, par exemple, fixée le lony de ses extremités 31 aux bords du cadre 26 et en s'appliquant contre la surface .intérieure de la paroi 29.
Sur les figures 5 et 6, on a représenté un dispositif permettant d'avoir un plus grand débattemen-t dans le cas de la saisie d'une pièce cylindrique 1 par une pince du genre de celle representee sur la figure 1. Cette pince se compose de quatre mâchoires 4 portant chacune une vessie ou plusieurs vessies 6 e-t au moins une paroi 8 accrochee à des portions d'anneau 9 et 10. Un bati 32 entoure l'ensemble de la pince et forme interieurement deux chemins de roulement 33 et 34 pour des couronnes mobiles, respectivement 35 et 36. Entre ces deux chemins de roulement, la partie longitudinalement cen-trale du bâti 32 comporte des moyens de guidage 37, à
pla-teaux robustes, permettan-t à la machoire 4 d'être tenue dans le bâti 32 en pouvant seulement se deplacer radialemen-t.
Ces directions sont considerées par rapport a la pièce 1.
Chacune des couronnes mobiles 35, 36 forme interieurement quatre cales 38 faisant saillie radialement.
L'espace circonferentiel compris entre deux cales voisines est suffisant pour accueillir une mâchoire 4 dans une phase de retrait des mâchoires lorsque la pince n'est pas active, tandis que les cales tiennent chacune une mâchoire 4 en position avancee vers la pièce 1 lorsque la pince est active.

Le passage des mâchoires 4 d'une position avancee à une ; j 33~

position cle retrait s'efectue par rotation des couronnes 35 et 36 par rapport au bâ-ti 3~, rotat:Lon commandé~ par des vérins tels que le verin 39. Pour que les m~choires 4 passent d'une de ces positions ~ l'autre et soient maintenues en position de retrait, clles sont guidccs par des rampes de guidage 40 formées par quatre rainures pra-tiquées dans chaque couronne 35 et 36 et ses cales 38, rampes dans lesquelles coulisse un galet de guidage 41 monté élastiquement sur chaque mâchoire 4. Ce montage élastique décolle les mâchoires 4 des cales d'appui 38 lorsque les vessies 6 sont degonflees, ce qui facilite la rotation des couronnes 35, 36.
On remarquera sur les figures 5 et 6 que l'on a installe des joues 42 et 43 aux extremites respectivement longitudinale et latérale de chaque mâchoire ~ pour assurer un meilleur maintien des vessies 6 qui se trouvent ainsi retenues dans des alvéoles. Selon les utilisations et les efforts appliques, on peut n'installer de telles joues qu'à
certaines extremites ou les supprimer entierement.
Ce système peut s'appliquer à la manutention de conduites de produits pétroliers et plus particulierement la pose de celles-ci en mer, notamment pour la pose en J, dans les opérations d'accostage, de soudage, de forgeage de tubes et de retenue, la pince servant alors de tensionneur.
Il permet à la fois de grands debattements dans l'état non actif de la pince e-t une excellen-te tenue lorsque la pince est active. On obtien-t des performances importantes avec un encombrement réduit.
Les figures 7 et 8, qui son-t des coupes suivant respectivement les lignes 7-7 et 8-8 des figures ~ e-t 7, permettent de volr plus en detail un exemple de réalisation d'une paroi 8 et de son accrochage a l'une des ex-trémi-tes longitudinales de la pince. Dans ce-t exemple, les elements _g_ 3~

inextensibles de la paxol 8 sont constitues par des chaines 4~ a pluralite de maillons en paralle]e (deux fois six ma.illons). Chaque alveole d'une mâchoire 4, revêtue intérieure-ment de tetrafluorethylène e-t munie d'une vessie 6, represen-tée non coupee, es-t associee a~ une parol 8 en une resine syn-the-tique souple 45 dans laquelle sont noyees -trois chalnes 94 separees les unes des autres par des cales 46 et liees entre elles de place en place, par deux couches de tissu synthetique 47.
La figure 7 permet de voir l'accrochage de l'ex-tremite d'une chalne 44. Cette chalne, apres avoir passesur un guide 48 porte par la mâchoire 4, est attachee à un goujon filete 49 retenu par un ecrou 50 sur un support 51 porte par la mâchoire 4.
L'invention n'est evidemment pas limitee aux dispo~
sitions particulieres qui ont e-te decrites à propos de ces exemples, mais elle s'etent a toutes les modifications que l'on peut y apporter en restant dans la definition generale de l'invention.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Pince douce de retenue, comportant au moins une mâchoire rigide et au moins une vessie souple gonflable portée par cette mâchoire et destinée à appliquer une paroi souple contre une surface, tandis que des efforts sont exercés en direction longitudinale entre pince et surface parallèle-ment à ladite paroi, cette paroi souple étant constituée en un matériau anisotrope composite comprenant des éléments longs, orientés dans ladite direction longitudinale et présen-tant dans cette direction un allongement pratiquement nul, noyés dans un revêtement en une résine synthétique souple, et accrochés à au moins une pièce support solidaire de ladite mâchoire et disposée près d'une extrémité longitudinale de ladite vessie,entre ladite mâchoire et un bâti porteur étant inséré un système de calage déplaçable entre une position de travail dans laquelle la mâchoire est écartée du bâti et une position de repos dans laquelle la mâchoire est rapprochée du bâti.

2. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de calage comprend au moins un jeu de cales radiales, en nombre égal à celui des mâchoires, portées intérieurement par une couronne qui est disposés entre le bâti porteur et les mâchoires, qui s'appuie extérieurement sur un chemin de roulement du bâti porteur et qui peut être déplacée en rotation par un vérin agissant entre le bâti et cette cou-ronne tandis qu'un système à rampes de guidage est inséré
entre la couronne et chaque mâchoire pour entraîner les mâ-choires dans un déplacement radial correspondant à l'épaisseur radiale des cales.

3. Pince selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système de calage comprend deux tels jeux de cales radiales disposés longitudinalement de part et d'autre d'une portion longitudinalement centrale de guidage radial des mâchoires.

4. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits éléments longs émergent de ladite paroi aux extrémités longitudinales de celle-ci et sont accrochés à des pièces supports solidaires de ladite mâchoire, disposées près des extrémités longitudinales de ladite vessie.

5. Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits éléments longs sont pris dans le groupe des chaînes, mailles, barreaux métalliques et des textiles synthéti-ques.

6. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite résine synthétique est prise dans le groupe des plastomères et des élastomères.

7. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi est indépendante de ladite vessie.

8. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi est solidaire d'une face de ladite vessie.

9. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi constitue une face de ladite vessie, le reste de la vessie étant fixée à ses extrémités aux bords de la paroi.