FR2494337A1

FR2494337A1 - Procede et dispositif pour connecter et deconnecter des organes tubulaires

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Publication number: FR2494337A1
Application number: FR8117398A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-16
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1982-05-21
Also published as: JPS5777790A; US4372026A; DK272081A; DE3132288A1; SE8103721L; NL8102344A; NO813139L; GB2084062A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MECANISME A PUISSANCE MOTRICE POUR MONTER ET DEMONTER DES SECTIONS D'ORGANES TUBULAIRES. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN LOGEMENT 18, DES PIGNONS D'ENTRAINEMENT 52, UNE SOURCE DE PUISSANCE MOTRICE D'ENTRAINEMENT, ET UN MOYEN 100, POUR SE DEPLACER DANS ET HORS D'ENGAGEMENT AVEC LES ORGANES TUBULAIRES 50, COMPRENANT DES SURFACES EXTERIEURES DECOURBE A MOUVEMENT UNIFORME POUR ENGAGER LES ORGANES TUBULAIRES AFIN DE LES MONTER ET DE LES DEMONTER, CES SURFACES DE COURBE ENGAGEANT ET FAISANT TOURNER LES ORGANES TUBULAIRES SANS INTERFERER AVEC LEURS SURFACES. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE PETROLIERE.

Description

La présente invention se rapporte généralement

à des dispositifs pour monter et démonter des organes tubu-

laires filetés et analogues et plus particulièrement, à un dispositif pour accomplir des opérations de connexion et de déconnexion de tubes sans provoquer d'interférence, de déformation ou analogue des organes tubulaires, pouvant autrement nuire à la résistance, à l'aspect ou à la capacité

d'une utilisation sûre des organes tubulaires.

Un dispositif pour connecter et déconnecter et/ou visser et dévisser des organes tubulaires comme des joints de tube et analoguesest largement utilisé. En particulier, un tel dispositif est facilement utilisé dans l'industrie du forage pour connecter et déconnecter des sections de tube et autres éléments allongés comme des tiges de forage, des tubages de puits, des tubages de production, des tiges de pompage et autres,tous appelés ici par le terme générique de tubes. Pendant les opérations de forage, de conditionnement et d'entretien et réparation pour des puits profonds tels que ceux typiquement forés pour la production de produits du pétrole, des longueurs de tube sont interconnectées par des opérations de connexion pour développer une colonne ou train de tiges qui est descendue dans le puits dans le but voulu. Par ailleurs, lors de l'enlèvement d'un train de tiges du puits, il est nécessaire de défaire les joints

individuels du tube tandis que le train est retiré du puits.

Pendant les opérations de montage et de démontage, il est souhaitable de prévoir un équipement excité par une puissance motrice capable d'appliquer un couple relativement élevé aux joints des tubes, en particulier pendant les opérations de démontage. Dans l'industrie du pétrole, de tels dispositifs excités par une puissance motrice sont typiquement appelés des clés à tiges, et ces clés à tiges se sont assez développées

ces dernières années.

Dans la plupart des cas, dans les clés à tiges sont incorporées des dents capables de mordre dans la surface

externe du tube pour établir une relation de serrage avec lui.

De telles dents engageant le tube sont typiquement formées sur des pièces d'insertion qui sont appelées "crampons", et sont entraînées en relation de morsure et de déformation du tube avec un degré élevé de force. Dans de nombreux cas, les crampons des clés sont entraînés au moyen de cames excitées par une puissance motrice et autres moyens d'amplifi- cation de force mécanique pour garantir le développement d'une relation positive de serrage avec le. tube afin de forcer celui-ci à tourner pendant l'application de forces

élevées de couple.

On sait bien que l'effort affaiblira matériellement la section du tube dans des circonstances o le tube est fortement entaillé pendant les opérations de manipulation comme un serrage et un desserrage du filetage. Par ailleurs, les forces appliquées par les clés à tiges peuvent également provoquer un écrasement sensible du tube et peuvent avoir pour résultat des fractures par effort nuisant matériellement à la capacité fonctionnelle du tube mis en cause. Il est souhaitable par conséquent,-de prévoir un mécanisme excité par une puissance motrice, pour monter et démonter des connexions de tubes filetés, ayant la capacité d'appliquer un couple sensible au tube tout en empêchant efficacement

de l'entailler ou de l'écraser afin que la résistance inhé-

rente du tube reste sensiblement inchangée par suite de toute opération de montage ou de démontage. Par ailleurs, comme le tube est fréquemment réutilisé un certain nombre de fois dans le forage, le conditionnement et l'entretien

et la réparation des puits, il est très souhaitable de dimi-

nuer toute dégradation du tube pouvant être provoquée pendant les opérations de montage et de démontage au moyen des clés

à tiges, donnant ainsi au tube, une durée étendue d'utilisa-

tion. La présente invention a pour caractéristiques principales un nouveau mécanisme excité par une puissance motrice, pour monter et démonter des connexions de tubes filetés, o des dispositifs d'entraînement engageant le tube sont amenés en engageî.ent d'entraînement en rotation avec le tube en étant déplacé le long d'une structure utilisant une courbe comme un moyen formant came à mouvement uniforme en engagement d'entraînement à friction avec le tube sans pénétration, interférence ou déformation de la surface externe

de celui-ci.

La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails caractéristiques et avantages de celle-ci

apparatItront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple, illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 est une vue en plan et en coupe d'un mécanisme formant clé à tiges excité par une puissance motrice, construit selon la présente invention et montrant un certain nombre de cames à courbe à mouvement uniforme en leurs positions d'engagement; - La figure 2 est une vue en coupe partielle et en plan du mécanisme à clé à tiges de la figure 1, illustrant un certain nombre de cames à courbe à mouvement uniforme qui sont disposées en relation d'engagement et entourant totalement le tube à connecter ou à déconnecter; - La figure 3 est une vue en coupe partielle du dispositif des figures 1 et 2, illustrant les cames en position retirée, hors de contact avec le tube; - La figure 4 est une vue en plan illustrant la plaque-supérieure de retenue du mécanisme de la figure 3 montrant la structure des plaques de retenue en détail - La figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4 et illustrant de plus la structure détaillée des plaques de retenue; - La figure 6 est une illustration graphique montrant une came à mouvement uniforme définissant une courbe selon la présente invention; - La figure 7 est une vue latérale de l'une des structures de came à mouvement uniforme des figures 2 et 3, illustrant en détail les divers composant de la structure; - La figure 8 est une vue extrême de la structure de la. figure 7, illustrant les surfaces opposées de came à mouvement uniforme qui y sont définies; - La figure 9 est une représentation graphique partielle d'un autre mode de réalisation de la présente invention, illustrant des éléments formant galets engageant le tube qui sont entraînés au moyen des courbes de came à mouvement uniforme définiessur une structure de corps qui les entoure; - La figure 10 est une vue illustrant un autre mode de réalisation de la présente invention o un certain nombre de galets de dimensions différentes sont excités au moyen des courbes de came à mouvement uniforme, induisant ainsi les galets à établir une relation d'entraînement avec le tube à connecter ou à déconnecter

- La figure 11 représente un autre mode de réalisa-

tion de la présente invention o un certain nombre d'éléments formant galets sont excités par rotation dans une structure formant logement dans une direction, dans la structure formant logement étant incorporées un certain nombre de courbes de

came à mouvement uniforme établissant une relation d'entrai-

nement avec les galets; - La figure 12 est une représentation en plan d'un mécanisme de connexion et de déconnnexion de tube du

type contrefort selon un autre mode de réalisation de l'inven-

tion; et - La figure 13 est une représentation d'un autre mode de réalisation de 1' invention, illustrant un autre mécanisme de connexion et de déconnexion de tube du type à engagement par friction, construit selon les principes de

l'invention.

En se référant maintenant aux dessins pour une

compréhension plus détaillée de l'invention et plus particu-

lièrement à la figure 1, on peut y voir un mécanisme de connexion et de déconnexion de tubes construit selon la

présente invention et indiqué générallement en 10.

Dans le mécanisme de connexion et de déconnexion de tubes est incorporé un pignon rotatif d'entraînement Il disposé au centre, ayant une couronne dentée externe 12

qui s'en étend et qui définit des dents externes 16.

Les dents 16 sont disposées en engagement mené avec les dents correspondantes de pignons13 qui font partie d'un train d'entraînement traditionnel T o est incorporé un mode M de tout type approprié. La couronne dentée 12, si on le souhaite, peut être formée intégralement avec le corps

annulaire 11 comme on peut le voir ou elle peut être intercon-

nectée à ce corps de façon appropriée dans le cadre de l'invention. On comprendra que les figures 1 et 2 illustrent un mécanisme de connexion et de déconnexion de tubes amené en position au-dessus du trou foré et le tube ou le tubage est étendu à travers son ouverture centrale; cependant, la structure de clé à tige selon l'invention peut également avoir la forme d'un système à ouverture latérale, permettant son mouvement transversal en relation d'engagement avec le

tube sans s'écarter du cadre de la présente invention.

En se référant plus particulièrement à la figure 2, le pignon 11 est placé rotatif dans une structure formant logement généralement illustrée en 18, et dans cette structure sont incorporées des plaques supérieure et inférieure 20

et 22 avec une ou plusieurs parois latérales 24 et 26.

Les plaques 20 et 22 peuvent avoir une forme généralement identique, la partie interne étant évidée et définissant

des ouvertures centrales 28 et 30.

Un certain nombre d'éléments de guidage tels qu'illustrésen 31 et 32 sont interconnectés aux plaques 20 et 22 par des tétons filetés 34 qui traversent des ouvertures 36 qui sont définies dans les plaques respectives. Des ensembles formant téton et rondelle de blocage 38 sont reçus par les tétons filetés 34, maintenant ainsi les éléments de guidage 30 et 32 en assemblage positif et immobile par rapport aux plaques du logement. Le pignon 12 est formé pour définir des gorges annulaires supérieure et inférieure de guidage 4.0 et 42 dans lesquelles sont reçus les éléments de guidage 30 et 32, formant ainsi une fonction de guidage et de retenue pour le pignon rotatif 12 tandis qu'il tourne dans la structure du logement. Un train d'engrenages comprenant des pignons 13 représentéssur la figure 2 et qui peut avantageusement avoir la forme illustrée sur la figure 1, est disposé en relation motrice avec les dents 16 du pignon 12 et il sert à impartir une rotation réversible d'entraînement

aux pignons. Dans l'alternative, tout autre mécanisme appro-

prié d'entraînement à pignons pouvant établir une relation d'accouplement avec les dents 16 peut être utilisé au lieu

du train d'engrenagestypiquement illustré sur la figure 1.

La structure d'entraînement et le pignon d'entrai-

nement, avec toute autre structure, définissent une ouverture centrale ou réceptacle 48 o est reçu le tube 50. Il est souhaitable d'établir une relation de friction entre le tube et le mécanisme de serrage sans interférence, marquage ou éraflure du tube et de provoquer une rotation directionnelle sélective du tube afin d'accomplir des opérations de connexion et de déconnexion. Il est également souhaitable de donner, au mécanisme d'engagement du tube, un système efficacement contrôlé ayant la capacité d'établir une relation optimale d'engagement avec le tube tout en empêchant la présence d'une interférence, d'éraflures, d'une déformation ou d'un écrasement du tube pouvant autrement provoquer une déformation, une détérioration et un affaiblissement du tube, le rendant ainsi éventuellement inadapté à un usage subséquent. Pour obtenir ces caractéristiques souhaitées, des couronnes dentées supérieure et inférieure 52 et 54 sont formées, respectivement, pour définir des gorges annulaires de guidage 56 et 58 et des ouvertures 60 et 62 pour des boulons sont formées à travers les couronnes et placées dans les gorges respectives de guidage. Un certain nombre d'éléments formant boulons 64 et 66 traversent les ouvertures respectives 60 et 62 et sont reçus dans des trous filetés 68 et 70 formés en relation également espacés autour des parties supérieure et inférieure du pignon 11. Ainsi, les couronnes 52 et 54 sont rotatives

avec le pignon.

Deux plaques supérieure et inférieure de guidage 72 et 74 sont placées pour un mouvement par rapport aux couronnes 52 et 54 et elles sont formées pour définir un certain nombre d'ouvertures 76 et 78 par lesquelles s'étendent

les éléments formant tétons 80 et 82 dans le but d'interconnec-

ter des éléments de guidage 84 et 86 en relation sensiblement immobile par rapport à la plaque respective de guidage. Les éléments de guidage 84 et 86 sont reçus respectivement dan.s les gorges de guidage 56 et 58 et ils servent à former une relation d'interconnexion par rapport aux couronnes et aux plaques de guidage tout en permettant cependant un mouvement relatif entre elles. Des ensembles formant écrou et rondelle de blocage 88 et 90 sont reçus par les éléments formant tétons respectifs 80 et 82 et maintiennent les éléments de guidage en relation positive et immobile avec les plaques

de guidage.

Les parties périphériques internes de chacune des couronnes 52 et 54 définissent des dents internes 92 et 94 qui sont reçues par des parties formant pignons opposés 96 et 98 d'un certain nombre d'éléments formant cames d'engagement du tube généralement illustrés en 100. Chacun des éléments es typiquement de forme intégrale et.comprend une partie de came disposée au centre 102 o sont définies des parties 104 et 106 formant paliers de butée. Les surfaces d'engagement définissant les parties de came 102 ont une configuration lisse et sans dent, mais si on le souhaite, elles peuvent avoir des gorges ou être entaillées si on le souhaite pour recevoir les saletés et autres débris afin de définir ainsi les surfaces segmentées d'engagement des dents. On comprendra cependant que ces surfaces d'engagement définissant la partie de came 102 ne serrent pas, ne mordent pas, n'éraflent pas la forme ou n'interfèrent pas avec la surface extérieure des organes tubulaires filetés, et que grâce à leur configuration et leur relation avec le moyen formant courbe à mnzement unifoèm elles engagent les organes tubulaires filetés suffisamment pour monter et démonter ces organes tubulaires les uns par rapport aux autres. Les parties formant palier de butée 104 et 106 peuvent engager des surfaces de poussée 108 et 110 des couronnes 52 et 54 afin d'empêcher une poussée excessive

des dents, des couronnes et des pignons. Aux extrémités oppo-

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sées des éléments de came 100 sont formés des éléments 112 et 114 formant brochesou axes qui sont reçusrespectivement, dans les ouvertures 116 et 118 définies dans les plaques

respectives de guidage 72 et 74.

Comme on peut le voir en plus de détail sur les figures 4 et 5, les plaques de guidage sont formées pour définir une fente arquée 120 qui s'étend à peu près sur 300

le long de la partie externe de la plaque de guidage respec-

tive, et qui peut correspondre avec les ouvertures 122 et 124 qui sont définies dans les couronnes. Les ouvertures 122 et 124 sont formées autour de centresqui sont séparés sensiblement de 30 , afin de placer ainsi les ouvertures pour qu'elles

correspondent avec les extrémités arquées de la fente 120.

Selon la direction souhaitée du mouvement de rotation qui accomplit soit une connexion ou une déconnexion du tube, une broche de contrôle traversera la fente arquée 120 et sera reçue dans l'une des ouvertures 122 et 124 selon la direction souhaitée de rotation. Ainsi, les plaques de guidage 72 et 74 peuvent tourner sur à peu près 30 dans une direction

qui est choisie en plaçant la broche de contrôle et ce mouve-

ment de rotation sur 30 est suffisant pour provoquer une rotation de 1800 des éléments 100. Les éléments de came seront entrainés -en rotation et à leur position s'étendant au maximum vers l'intérieur, lors de la rotation maximum permissible sur- 300 des couronnes 52 et 54 par rapport à la plaque de guidage dans chaque direction choisie. Evidemment, cette rotation relative contrôlée des plaques de guidage

et des couronnes n'est pas destinée à limiter l'invention.

Le système de clé à tiges est pourvu d'un système de frein à patin pour accomplir le changement de rotation souhaité des plaques de guidage par rapport aux couronnes pour induire ainsi une rotation opérative des éléments de came 100. Comme on peut le voir sur la figure 3, une Jante 123 de frein à patin est fixée de toute façon appropriée au pourtour externe des plaques de guidage. Une bande de frein à patin 125 est placée en Juxtaposition opérative avec la jante, et elle est contrôlée par tout moyen opérateur approprié 127 pour appliquer une force de retardement induite par frottement à la jante. Quand cette force de retardement est ainsi appliquée par le système du frein à patin, les plaques de guidage 72 et 74 sont retardées et le mécanisme d'entraînement des couronnes et des galets de came induit un mouvement opératif des galets de came vers les

positions d'entraînement ou de libération.

La branche de contrôle constitue une partie du système du frein à patin parce qu'elle choisit la direction de fonctionnement pour connexion ou déconnexion des joints

de tube.

Les pourtours internes de chacune des plaques de guidage 72 et 74 sont pourvus de jantes 126 et 128 dirigées vers le haut et vers le bas qui définissent des surfaces effilées de guidage 130 et 132 qui ont pour fonction de guider le tube tandis qu'il est inséré dans l'ouverture centrale

ou réceptacle 48 défini par le dispositif.

Tandis que les plaques de guidage 72 et 74 sont déplacées par rapport aux couronnes respectives 52 et 54, ce mouvement relatif provoque une rotation des pignons respectifs 96 et 98 en vertu de la connexion dentée entre les pignons et les dents internes des couronnes. Quand cela se produit, les éléments de came 100 sont entraînés en rotation, déplaçant ainsi leur partie de came 102 dans ou hors d'engagement par rapport au tube 50. Comme on peut le voir sur la figure 2, les parties de came 102 des éléments 100 sont illustres comme tournant en relation d'engagement avec le tube 50 avec la direction de rotation qui est telle que

le tube 50 soit dévissé du joint d'une section de tube infé-

rieure pendant la continuation-de la direction de rotation

illustrée par la flèche à la partie inférieure de la figure.

Lors d'une rotation en direction opposée, les pignons 96 et 98 sont entraînés en direction opposée, forçant ainsi les surfaces de came opposées des parties de came 102 à engager le tube de façon qu'une rotation continue provoque un

serrage de la connexion filetée entre les joints de tube.

Comme on l'a mentionné ci-dessus, il est très souhaitable, pendant des opérations de connexion et de déconnexion de tubes, d'empêcher une interférence du tube et il est également souhaitable que le tube reste relativement non marqué pendant les opérations de connexion et de déconnexion afin qu'il puisse être efficacement réutilisé un certain nombre de fois ou, dans le cas ou une revente est souhaitable, que le tube conserve une forte valeur de revente grâce à sa condition non marquée. Cette caractéristique est efficacement accomplie selon la présente invention, en prévoyant des éléments de came ayant des surfaces de came ou la pente des surfaces est une courbe à mouvement uniforme, et o la pente de la surface courbée au point de contact avec les organes tubulaires varie entre 0 et 200. Comme le montre la figure 6, par une représentation graphique, les courbes à mouvement uniforme 134 et 136 sont définies autour d'un cercle 138 généré en un point 140. Chacune des courbes 134 et 136 a pour origine un point 142 le long du cercle 138 et peut de nouveau le couper en un point 144 après avoir

parcouru 1800 autour du point de formation du cercle 140.

De façon très souhaitable, cependant, les courbes ne s'éten-

dront que partiellement autour du cercle 138 et habituellement la partie de la structure de courbe en pente qui n'est pas destinée à une relation d'engagement avec le tube peut avoir une forme courbée excentrique ordinaire. Comme le montre la figure 7, la lettre A identifie la partie de la pente ou courbe qui est la partie de courbe à mouvement uniforme définissant la surface extérieure de la came conçue et destinée

à un engagement avec les organes tubulaires ou le tube.

Au delà de la ligne en pointillé comme en B s'étend la partie de la courbe qui a une forme excentrique ordinaire. Cette caractéristique est plus clairement représentée sur la figure 8 ou une surface excentrique ordinaire B est définie entre les points 146 et 148 tandis que les surfaces de came en pente à mouvement uniforme 136 et 138 ont pour origine et commencent au point 142 et s'étendent jusqu'au. points 146 et 148. Comme le montre la ligne en pointillé 150, la continuation des surfaces excentriques ordinaires contacte la surface de la courbe de mouvement de B. On comprendra que la courbe de la came à mouvementuniforme définit un angle constant qui est dans la gamme angulaire comprise entre O et 200 pour engagement avec le tube avec l'angle constant de la pente ou.de la courbe de la came produisant un engagement continuellement croissant avec le tube forçant celui-ci ou l'organe tubulaire à être vissé ou dévissé et en même temps favorisant une capacité d'autoserrage restreignant la grandeur des forces de frottement sur l'organe tubulaire pour empêcher ainsi une interférence avec

le tube tout en assurant sa rotation.

La courbe à mouvement constant qui est employée dans la conception des surfaces de came a pour résultat -que des forces radiales sont exercées par les éléments formant galets de came sur la surface du tube, d'une grandeur de force qui est en proportion constante avec la grandeur du couple développé. Ainsi, les forces qui sont appliquées par les éléments de came au tube peuvent être efficacement contrôlées simplement en contrôlant la grandeur du couple qui est appliqué au tube. Cette caractéristique permet efficacement de diminuer les forces de serrage du tube par frottement, diminuant ainsi également la déformation de la surface du tube, tout en favorisant une connexion et une déconnexion efficace de ce tube. Cette caractéristique est possible parce que les angles de came des différents éléments formant galets de came sont constants et. que les forces radiales dépendent par conséquent uniquement de la grandeur du couple ce qui est dû au fait que la relation réglant la capacité de couple des surfaces de frottement du dispositif a comme variables, l'angle de came et les forces radiales entre le galet et la surface du tube. Après avoir établi la dimension des éléments formant galetsde came, les seules variables sont l'angle de came et la force radiale entre les surfaces de came et la surface du tube. Cela ne laisse que

la force normale varierainsi le couple de sortie est propor-

tionnel à la force radiale entre les galets de came et le tube.

C'est l'avantage provenant de l'emploi du principe de la courbe à mouvement uniforme pour la conception des surfaces de came. Comme on l'a mentionné ci-dessus, les surfaces de came par friction sont doucement courbées et ne définissent pas des dents qui pourraient autrement endommager les surfaces externes du tube. Les surfaces dé came peuvent être cependant à gorges, pour recevoir la saleté, les débris de tube et autres débris, définissant ainsi des surfaces segmentées de

friction pour engagement avec le tube.

En se référant aux figures 9 à 13, la présente invention peut prendre d'autres formes pratiques. En se référant plus particulièrement à la figure 9, on peut y voir

un autre mode de réalisation de l'invention qui est générale-

ment indiqué en 152, o une couronne menée est illustrée en 154, comme ayant un certain nombre de courbes de came 156 qui y sont définies. Dans chaque cas, les courbes 156 sont définies par les sections de courbe à mouvement uniforme 158 et 160 qui établissent une intersection régulière au

point médian entre elles comme cela est illustré en 162.Un -

certain nombre d'éléments formant galets cylindriques 164 sont placés par rapport aux courbes 156 de façon que quand les galets sont placés sur ou près du point médian de chacune des courbes de came, ils soient hors de contact avec le tube 166. Lors d'une-rotation de la couronne 154 entraînée par pignons dans chaque direction, les sections de courbe 158 et 160 provoquent un mouvement de la surface périphérique externe 168 des galets respectifs en relation de serrage avec le tube 166, provoquant ainsi un montage ou un démontage

fileté du joint du tube selon la direction choisie de rotation.

La figure 10 montre un mode de réalisation sembla-

ble à celui de la figure 9, o le dispositif de connexion et de déconnexion du tube,généralement illustré en 178, utilise une couronne menée 172 qui, dans ce cas, emploie trois courbes internes de came 174, chacune ayant des sections opposées de courbes à mouvement uniforme 176 et 178 ayant pour origine un point médian 180 de chacune des courbes de came. Trois groupes de cinq galets engageant le tube sont illustrés, chaque groupe étant représenté par un grand galet central 182 ayant des galets de dimensions intermédiaires 184 et 186 de chaque côté et des galets encore plus petits

188 et 190 définissant les galets externes de chaque groupe.

Chaque galet est adapté à contacter des sections respectives de courbes de came 174 et 176 selon la direction de rotation, le plus grand galet 182 étant adapté à traverser le point médian 180 et à être déplacé en relation opérative avec chacune des courbes. En n'employant que trois groupes de courbes de cette façon, les courbes à mouvement uniforme peuvent avoir une nature très générale et peuvent être efficacement sensibles au mouvement de la came, ne nécessitant ainsi qu'une rotation relative minimale de la couronne pour provoquer un mouvement des éléments formant galets en relation de serrage avec le tube 192. Par -ailleurs, la nature générale des courbes de la figure 10 met le dispositif de connexion et de déconnexion de tube à une condition pour un cont&le plus efficace. Par ailleurs, le grand nombre de galets employés dans le dispositif de la figure 9 augmente efficacement la surface de contact entre les galets et la surface périphérique externe du tube, améliorant ainsi encore la capacité de contrôle des opérations

de connexion et de déconnexion.

Un autre mécanisme pour monter et/ou démonter est illustré généralement en 194 sur la figure Il ou une structure formant couronne 196 qui est entraînée de toute façon appropriée contient un certain nombre de segments de came à courbe à mouvement uniforme 198, chacun s'étendant dans la même direction à partir de points bas comme illustré en 200 jusqu'à des points hauts 202. Un certain nombre d'éléments formant galets 204 de forme cylindrique sont

placés entre les courbes respectives de came et le tube 206.

Quand les galets sont disposés à proximité des points bas

des courbes, ils sont hors de contact avec le tube et celui-

ci peut être inséré ou retiré de l'ouverture centrale ou réceptacle défini par le dispositif. Quand les galets 204 sont déplacés vers les pointshauts 202, les cames 198 induisent un mouvement des galets en relation de contact avec la surface externe du tube pour provoquer des opérations de montage et/ou démontage. Il faut garder à l'esprit que deux éléments formant couronnesdirigés de façon opposée peuvent être employés, l'un étant utilisé pour des opérations de déconnexion du filetage et l'autre étant utilisé pour des opérations de connexion. Dans chacun des deux éléments sont incorporés des courbes de came dirigées de façon opposée et ils sont sélectivement excités, selon que l'on souhaite

des opérations de couplage ou de découplage du tube.

Il peut être souhaitable d'employer un principe de contrefort dans le cadre de la présente invention, pour obtenir un mécanisme pour visser et dévisser des sections de tube. En conséquence, la figure 12 illustre un mécanisme pour visser et/ou dévisser et/ou monter et/ou démonter un tube du type à contrefort, qui est généralement illustré en 210 et o est incorporée une structure dentée rotative appropriée (non représentée) adaptée à induire un mouvement pivotant d'un certain nombre d'éléments formant contreforts214. Les éléments formant contreforIs sont formés pour définir des

surfaces de came 216 engageant le tube, adaptées à un engage-

ment avec le tube 218 afin d'obtenir une rotation contrôlée en direction pour les opérations de vissage et de dévissage du tube. Chacun des éléments formant contrefortsest formé pour définir des surfaces de contr8le 220 qui sont formées selon le principe de la came à courbe à mouvement uniforme ci-dessus décrit. Les surfaces 220 engagent le pignon rotatif et induisent une rotation des éléments formant contreforts, forçant leurs surfaces courbes 216 engageant le tube à être déplacéoeen relation d'engagement et d'entraînement du tube. Quand on emploie des mécanismes de connexion et de déconnexion de tubes du type à contrefort, il est nécessaire de prévoir des dispositifs supérieur et inférieur d'engagement du tube excita par contreforts, qui sont sélectivement entraînés enrotation dans la direction du vissage ou du dévissage du tube, selon le cas. En d'autres termes, si le tube doit être connecté, l'un des mécanismes est entraîné en rotation tandis que si le tube doit être déconnecté,

l'autre devient opératif.

Les principes de l'invention peuvent prendre une autre forme avantageuse indiquée sur la figure 13 ou un certain nombre d'éléments de came sont employés, comme cela est illustré en 222, et ils sont supportés pivotants ou rotatifs par rapport à une structure de pignon rotatif 224. Les éléments de came pivotent autour d'un axe 226 et définissent des surfaces d'entraînement d'engagement de tube 228 et 230 de chaque côté d'un point médian sur la ligne 232. L'épaisseur des éléments de came est inférieure à la distance entre le tube 234 et le pignon 22-4, et ainsi avec les galets de came placés comme cela est représenté sur la

figure 13, les éléments de came sont hors d'engagement d'en-

tra;nement avec le tube. Lors d'une rotation des éléments de came dans chaque direction autour de leurs axes 226, les

surfaces de came 228 ou 230 engageant le tube sont sélective-

ment déplacées à leur position d'engagement du tube, selon la direction de rotation du pignon 224 pour provoquer un

montage ou un démontage des joints du tube.

A la lecture de ce qui précède, il est clair que la présente invention donne un dispositif pour visser et dévisser qui permet de surmonter les objections ci-dessus notées et il est par conséquent bien adapté à atteindre tous

les objectifs et avantages indiqués ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS

1. Mécanisme excité par une puissance motrice pour

monter et démonter des sections d'organes tubulaires, caracté-

risé en ce qu'il comprend: - une structure formant logement (18) - un moyen d'entraînement à pignon (11) supporté par ledit logement; - un moyen de puissance (M) pour impartir de la puissance audit moyen à pignon; - et un moyen (100) pour déplacer dans et hors d'engagement avec lesdits organes tubulaires,étant placé dans et hors d'engagement avec lesdits organes tubulaires par ledit moyen d'entraînement, ledit moyen comprenant des surfaces externes de-courbe à mouvement uniforme pour engager les organes tubulaires lors de la mise en action dudit moyen d'entraînement, le montage et le démontage desdits organes tubulaires se produisant lors d'un mouvement dudit moyen pour déplacer dans la direction souhaitéelesdites surfaces engageant et tournant lesdits organes tubulaires pour lesdites opérations de montage et de démontage sans interférer avec la surface desdits organes tubulaires.

2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface extérieure du moyen précité pour déplacer

a la forme d'une courbe à mouvement uniforme.

3. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour déplacer comporte un certain nombre de cames (1); - le mécanisme de puissance précité comprenant de plus un moyen formant couronne annulaire (12) monté avec et rotatif par rapport à ladite structure de logement, ledit moyen formant couronne étant entraîné par le moyen formant came; et - ledit moyen formant came ayant des surfaces externes (102)définissant des surfaces de courbe, à mouvement uniforme, la rotation dudit moyen formant couronne forçant ledit moyen formant came à se déplacer dans et hors d'engagemept avec l'organe tubulaire et permettant aux surfaces de courbe à mouvement continu de chacun des moyens formant came à provoquer des forces radiales exercées par les moyens formant camoe sur la surface du tube sans interférer avec le tube, cependant, avec une force suffisante pour le faire tourner pour le monter et le démonter.

4. Mécanisme selon la revendication 1Jcaractérisé en ce que la courbe à mouvement uniforme du moyen précité pour

déplacer peut engager la surface extérieure des organes tubu-

laires pour les monter ou les démonter à un angle compris entre

0 et 200.

5. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend: - un moyen formant couronne (154)monté adjacent au moyen d'entraînement; - la surface intérieure dudit moyen formant couronne formant un certain nombre de surfaces de courbe à mouvement uniforme - un certain nombre de moyens formant galets (164) montés adjacents à chacune des surfaces de courbe à mouvement uniforme respectivement, la rotation desdits moyens formant galets en direction souhaitée forçant chacun desdits galets à se déplacer le long de la surface courbée respective pour veni: dans ou hors d'engagement avec l'organe tubulaire

pour le monter ou le démonter.

6. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend: - un moyen formant couronne (154) monté adjacent

au moyen d'entraînement; -

- un certain nombre de moyens formant galets (164) chacun ayant une surface extérieure définissant une courbe à mouvement uniforme o la rotation du moyen formant galet le long de la couronne force la surface du moyen formant galet à se déplacer dans et hors d'engagement de frottement avec l'organe tubulaire pour permettre de le monter ou de le

démonter sans interférer avec lui, l'érafler ou le marquer.

7. Mécanisme selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend: - un moyen formant couronne (172) monté adjacent au moyen d'entraînement précité; - un certain nombre de moyens formant galets, chacun ayant une surface extérieure définissant une courbe à mouvement uniforme o la rotation des moyens formant galets le long de la couronne force la surface du moyen formant galet à se déplacer dans et hors d'engagement de frottement avec l'organe tubulaire pour permettre de monter ou de démonter l'organe tubulaire sans interférer avec lui, l'érafler ou le marquer - un certain nombre de groupes de moyens formant galets (182, 184, 186,188, 190) montés adjacents à l'une des surfaces courbées respectives, la rotation de chacundesgroujEs de moyens formant galets dans la direction souhaitée forçant chacun de ces groupes à se déplacer le long des surfaces de courbe à mouvement uniforme respectives pour venir en et hors d'engagement avec l'organe tubulaire afin de le monter ou de

le démonter.

8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacun des groupes de galets comprend un certain nombre de moyens formant galets, chacun des moyens formant

galets ayant un rayon différent.

9.Mécanisme selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'au moins l'un des moyens formant galets précités

a une rayon différent des autres.

10. Mécanisme selon la revendication lcaractérisé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend: - un moyen formant couronne (196) monté adjacent au moyen d'entraînement, - ledt moyen formant couronne ayant une surface 3j intérieure définie par un certain nombre de surfaces de courbe

à mouvement uniforme (198), chacune desdites surfaces s'éten-

dant dans la même direction; - un certain nombre de moyens formant galets (204), l'un de chacun desdits moyens formant galets étant monté adjacent à l'une de chacune desdites surfaces, respectivement, ainsi la rotation dudit moyen formant galet permet audit organe tubulaire d'être monté ou démonté, mais non pas les deux,

selon la position de la couronne.

11. Mécanisme selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend: - un moyen formant couronne monté adjacent au moyen d'entraînement - un certain nombre d'éléments formant galets montés entre la couronne et les organes tubulaires; - chacun desdits éléments formant galet étant

défini par une section extrême de surface de courbe à mouve-

ment uniforme, une section de connexion et une section d'engagement du tube, la rotation desdits éléments forçant ladite section de courbe à mouvement uniforme à se déplacer dans et hors d'engagement avec la couronne et ainsi à déplacer la section d'engagement du tube et hors d'engagement

de frottement avec l'organe tubulaire.

12. Mécanisme selon la revendication l,caractérisé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend: - un moyen formant couronne monté adjacent au moyen d'entraînement, - les surfaces intérieures dudit moyen formant couronne formant un certain nombre de surfaces de courbe à mouvement uniforme; - chacun des moyens formant galets ayant une

surface extérieure définissant une courbe à mouvement uni-

forme o la rotation du moyen formant galet le long du moyen formant couronne force la surface du moyen formant galet à se déplacer dans et hors d'engagement de frottement avec l'organe tubulaire pour permettre de monter et/ou démonter l'organe tubulaire sans interférer avec le tube,

l'érafler ou le marquer.

13. Mécanisme selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le moyen précité pour déplacer comprend - un moyen formant couronne monté adjacent au moyen d'entraînement; - les surfaces intérieures dudit moyen formant couronne formant un certain nombre de surfaces de courbe à mouvement uniforme; - chacun desdits éléments formant galets étant défini par une surface extérieure de courbe à mouvement uniforme avec au moins l'un des éléments formant galets ayant une dimension différente des autres, la rotation des éléments formant galets forçant les sections de courbe à mouvement uniforme à se déplacer dans et hors d'engagement avec la

couronne et l'organe tubulaire respectivement.

14. Procédé pour monter et démonter des joints de tube filetés en utilisant un dispositif mécanique à puissance motrice caractérisé en ce qu'il consiste à - retenir une première section de tube contre un mouvement de rotation, - monter un certain nombre d'éléments d'engagement

du tube ayant un moyen formant surface de courbe à mouve-

ment uniforme d'engagement du tube qui est formé à proximité de la première section de tube; - déplacer lesdits éléments en engagement avec une seconde section de tube et permettre auxdites sections de courbe à mouvement uniforme d'engager le tube pour une rotation; et - déplacer lesdits éléments engageant le tube autour de l'axe du second tube tout en étant en engagement avec la seconde section de tube pour provoquer ainsi un montage et un démontage sélectifi de la connexion filetée

des première et seconde sections de tube.

15. Procédé selon la revendication 14,caractérisé en ce que l'angle de la courbe à mouvement uniforme est

de 0 à 200.

16. Procédé selon la revendication 15,caractérisé en ce que le moyen formant surface d'engagement du tube

définit une surface de courbe à mouvement uniforme.

17. Procédé pour monter et démonter des joints de tube filetés par l'utilisation d'un dispositif mécanique à puissance motrice>caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: - retenir une première section de tube contre un mouvement de rotation; - prévoir une couronne formant un certain nombre de surfaces de courbe à mouvement uniforme le long de sa surface intérieure, - monter un certain nombre d'éléments d'engagement du tube entre la couronne et une seconde section de tube) - déplacer les éléments en engagement avec la couronneforçant les élémentsàergager par frottement la seconde section de tube pour monter et démonter une connexion filetée entre les première et seconde sections

de tube.

18. Procédé selon la revendication 17, caracté-

risé en ce qu'il consiste à monter une couronne adjacente aux éléments d'engagement du tube, ladite couronne ne comprenant qu'un certain nombre de surfaces de courbe à mouvement uniforme ne s'étendant que dans une direction, le mouvement des éléments engageant le tube permettant seulement aux première et seconde sections de tube d'être vissées ou

dévissées, mais non pas les deux à la fois.

19. Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en ce qu'il comprend l'étape de monter un certain nombre d'éléments d'engagement du tube, dont chacun a une surface de courbe à mouvement uniforme qui y est forméq et l'étape de monter au moins un élément d'engagement du tube ayant un rayon de dimension différente dans chacune

desdites quantités d'éléments engageant le tube.