FR2535812A1 - Dispositif d'etancheite statique et appareil d'epreuve hydraulique utilisant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF D'ETANCHEITE STATIQUE PERMETTANT DE RENDRE ETANCHE LA ZONE D'ENTREE, A TRAVERS LA PAROI D'UN COMPARTIMENT A HAUTE PRESSION, D'UN CORPS A PAROI EXTERIEURE CYLINDRIQUE ENGAGE EN PARTIE DANS CE COMPARTIMENT. LE DISPOSITIF COMPORTE UN BOITIER ANNULAIRE 101, 210 QUI ENTOURE LA ZONE D'ENTREE DU CORPS 300. UNE BAGUE EN ELASTOMERE 201 VIENT EN APPUI SUR LA PAROI 301 DU CORPS. UNE PIECE ANNULAIRE MOBILE 216 VIENT AU CONTACT DE LA PAROI LATERALE DE LA BAGUE 201 ET S'OPPOSE A LA DEFORMATION DE LA BAGUE PAR LA HAUTE PRESSION QUI REGNE DANS LE COMPARTIMENT. APPLICATION DE CE DISPOSITIF AUX BANCS D'EPREUVE HYDRAULIQUE DE CORPS CREUX.

Description

DISPOSITIF D'ETANCHEITE STATIQUE ET APPAREIL
D'EPREUVE HYDRAULIQUE UTILISANT UN TEL DISPOSITIF
La presente invention concerne d'une façon générale un dispositif d'étanchéité statique permettant de rendre étanche-la zone d'entrée, à travers la paroi d'un compartiment à haute pression, d'un corps à paroi extérieure cylindrique, engagé en partie dans ce-compa-rtiment.

L'inventiop s'applique principalement au cas où la partie du corps qui se trouve à l'intérieur du compartiment à haute pression au moins une zone de section supérieure à la section de ce corps au droit de son passage à travers la paroi. Le dispositif s'applique en particulier aux appareils d'épreuve hydraulique pour corps creux ainsi qu'aux bancs d'épreuve hydraulique mettant en oeuvre ledit dispositif.

Il est d'un usage courant de contrôler la qualite et l'absence de défaut de corps creux tels que des tubes métalliques par un test hydraulique sur banc. Tel est le cas par exemple des tubes d'acier utilises pour le cuvelage des puits de forage- ptroIrer ou pour la construction de conduites d'extraction de petrole. Les tubes d'acier mis en oeuvre presentent eu général des extrémites filetées pour permettre leur assemblage bout à bout. Ces parties filetées d'extrémité, mules ou femelles, sont réalisées la plupart du temps soit par taillage après refoulement préalable des extremites, soit par manchonnage, en particulier pour le filetage femelle.

I1 en résulte que le tube présente, à une au moins de ses extrémités, un diamètre extérieur plus grand que dans sa partie courante.

Par ailleurs, pour protéger les f-ilets, en particulier du côte du filetage mâle, on monte en général un protecteur constitué d'une bague filetée (ouverte à ses deux extrémités) qui peut être, par exemple, métallique, venant se visser sur l'extérieur des filets. Une telle bague constitue là encore une zone d'extrémité de tube dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre extérieur de la partie courante du tube.

Pour controler ces tubes,fournis en général en longueurs bien définies, on les soumet a l'intérieur a une pression hydraulique tres élevée pouvant aller Jusqu'a des valeurs de l'ordre de 125 MPa (1250 bars).Le fluide d'épreuireest introduit dans le tube par au moins une de ses extrémités. Les deux extrémités sont engagées à l'intérieur de deux têtes qui constituent des boîtes étanches devant résister aux forces et contraintes créées par la pression.

L'étanchéité statique de ces têtes est assurée, coté tube, par une bague en élastomère montée sur la tête et plaquée lors de l'épreuve sur la paroi extérieure cylindrique du tube dans une partie courante de celui-ci. Une telle bague en élastomere doit permettre le passage avec jeu des extrémités de tubes lors du montage du tube sur le banc d'épreuve.

Du fait de la différence de diametre extérieur entre l'extrémité du tube et la partie courante du tube, la bague en élastomère doit, lors de sa mise en service pendant ltepreuve, assurer le rattrapage de diamètre correspondant.

Etant soumise à une pression importante dans une direction parallèle aux génératrices de la paroi du tube par le fluide agissant sur une seule des faces latérales de la bague en élastomère, celle-ci ne peut être soutenue sur sa face opposée dans la zone annulaire correspondant à la différence de section entre position au repos et position en service. Il en résulte une déformation latérale de la bague se traduisant par une perte d'étanchéité conduisant généralement à l'impossibilité de réaliser les épreuves.

L'invention vise à créer un dispositif d'étanchéité statique destine entre autres, à etre utilisé sur dds appareils d'épreuve hydraulique, pour corps à parois extérieures cylindriques, comportant une bague d'étanchéité en elastomère, présentant une forte différence de section couverture entre position en service et position au repas, suffisante pour permettre la mise on place de ces corps, et eonservant son étanchéité en service lorsqu'elle est soumise sur l'une de ses faces laterales à de très hautes prissions.

On connaît déjà, par le brevet français 2.327.529, un tel dispositif d'étanchéité comportant une bague en élastomère (appelée corps de garniture) renforcée sur un flanc latéral par des pièces de renfort montées dans un évidement annulaire de la bague. Ces pièces de renfort, qui sont accompagnées de pièces intermédiaires, sont susceptibles de suivre la déformation par rétreint de la bague en élastomère lorsque celle-ci, comprimée par une pression externe, vient s'appliquer sur la paroi extérieure d'un tube-lors d'un essai d'étanchéité.

Un tel dispositif rend nécessaire l'-utilisation de bagues en élastomère de forme spéciale et l'utilisation de nombreuses pièces mécaniques consommables fixées sur ces bagues et susceptibles de détérioration.

On a recherché la possibilité de mettre au point un dispositif per- mettant de,résoudre le même problème d'étanchéité dans lequel on utiliserait des bagues d'étanchéité en élastomère de types courants ne nécessitant pas de préparation spéciale.

ep
Le dispositif d'étanchéité statique qui fait l'objet de l'invention permet de rendre étanche la zone d'entrée, à travers la paroi d'un compartiment à haute pression, d'un corps allongé, tel qu'un corps creux, à paroi extérieure cylindrique, engagé en partie dans ce compartiment, la partie de ce corps se trouvant à l'intérieur du com-- partiment comportant au moins une zone de section supérieure à la section du corps au droit de son passage à travers la paroi. Ce dispositif comporte un boîtier annulaire entourant la zone d'entrée du corps, une bague en élastomère étant logée dans ce boîtier et pouvant se déplacer radialement depuis une position de repos, pour laquelle la section d'entrée laissée libre par la bague et le boîtier est au moins égale à la plus forte section du corps, jusqu a une position de service dans laquelle la bague en élastomère vient en appui contre la surface cylindrique extérieure du corps tout en restant engagée dans le boîtier par sa partie périphérique externe
Afin d'éviter la déformation latérale de la bague sous l'action de la pression intérieure, le dispositif comprend une pièce annulaire mobile en au moins deux parties dont la section est telle qu'elle puisse pénétrer dans l'espace compris entre la section d'entrée du boîtier et la paroi extérieure cylindrique du corps de façon que son extrémité avant comportant ne surface annulaire plane, perpendiculaire aux génératrices de la paroi cylindrique du corps, vienne au contact de la paroi latérale de la bague lorsque celle-ci est en position de service ; cette pièce annulaire est solidaire de moyens d'introduction dans l'espace compris entre le boîtier et la paroi extérieure du corps, et d'extraction de cet espace, et de moyens d'immobilisation dans la position d'appui du plan annulaire de l'extrémi- té avant contre la face latérale de la bague en élastomère ; cette pièce est également solidaire de moyens de séparation des parties qui la constituent après extraction, et de rapprochement de ces parties avant introduction.

Le boîtier annulaire est solidarisé de façon étanche à la pression avec la structure constituant le compartiment haute pression.

Le corps à paroi extérieure cylindrique, sur lequel l'étanchéité doit être assurée, peut être de forme quelconque et n'est pas nécessairement circulaire. La section de ce corps n'çst pas forcément uniforme sur toute sa longueur.

Bien que le dispositif d'étanchéité, objet de l'invention, soit d'usage très général, il est préférentiellement utilisé dans les appareils d'épreuve hydraulique de corps creux à parois extérieures cylindriques tels que des tubes métalliques.

Dans ce dernier cas, le tube présente généralement une section circulaire avec un diamètre extérieur à l'une au moins de ses extrémités, supérieur au diamètre extérieur du tube dans sa partie courante. La section d'entrée du boîtier annulaire et celle de la bague en élastomère dans sa position de repos, permettent le passage des extrémités renforcées du tube, l'étanchéité étant assurée dans une zone de diamètre courant du tube. Il en résulte un rattrapage de diamètre important entre la position de la bague au repos et la position en service, la section annulaire, correspondant à la différence entre la section d'entrée du boîtier et la section extérieure du tube dans sa partie courante, étant alors occupée par la pièce annulaire mobile formant face d'appui delabague,en laissant cependant le jeu nécessai re pour permettre l'introduction et l'extraction faciles de cette pièce annulaire.

Cette pièce annulaire mobile peut avantageusement être constituée d'au moins deux coquilles dont les faces d'extrémité avant, perpendiculaires à l'axe, forment, une fois assemblées en position de service, la face d'appui de la bague en élastomère. Les moyens d'immobilisation desdites coquilles en service seront avantageusement constitués de moyens de fixation solidarisant ces coquilles avec le boîtier annulaire.

Ces coquilles sont réalisées en un matériau présentant les propriétes mécaniques nécessaires pour résister à la déformation dans les conditions d'utilisation.

On pourra utiliser par exemple un acier ayant les caractéristiques mecaniques désirées.

La bague d'étanchéité est réalisée en un élastomère capable de résister aux pressions de service et présentant une capacité de déformation suffisante pour suivre sans dommage les réductions de diamètre imposées.

La compression en service de la bague en élastomère,permettant son déplacement radial dans le bottier annulaire et sa mise en appui sur la paroi du tube, peut être assurée par tout moyen convenableper- mettant de mettre en oeuvre les forces de compression nécessaires.

Ces moyens peuvent être, par exemples des moyens mécaniques ou des moyens hydrauliques.

L'invention a également pour objet un banc d'épreuve hydraulique de tube rnettant en oeuvre le dispositif d'étanchéité qui vient d'hêtre décrit.

L'invention sera maintenant décrite à l'aide d"un exemple de réalisation qui permettra d'expliciter ses caractéristiques et avantages.

La figure- 1 représente, de façon schématique, une coupe axiale du dispositif d'étanchéité selon l'invention dans sa position au repos.

ta figure 2 représente, de façon schématique, une coupe axiale du dispositif d'étanchéité selon l'invention dans sa position en service.

La figure 3 représente, en perspective, les pièces annulaires mobiles dont les extrémités avant constituent la face d'appui de la bague en élastomère.

La figure 4 représente, dans sa position en service, un banc d'épreuve hydraulique, mettant en oeuvre le dispositif dsétanchéité selon l'invention, selon deux coupes axiales à 900 suivant les demiplans B de la figure 5.

La figure 5 est une vue partielle en coupe de la figure 4 suivant le plan AA.

Le dispositif d'étanchéité, représenté en figure 1; a pour but d'étancher le compartiment haute pression (1) sur ra paroi cylindrique du corps allongé (2) d'axe (3). Ce corps (2) est ici de section circulaire et présente à son extrémité un renflement (4) dont le diamètre "D" est supérieur au diamètre "d" de sa partie courante.

Un boîtier annulaire (5), solidaire de la paroi (6) du compartiment haute pression(1) entoure la piece (2) dans sa zone de diamètre d.

A l'intérieur du boîtier (5), dans le logement annulaire (7), est montée une bague d'étanchéité (8) en élastomère.

Cette bague est réalisée en un élastomère, par exemple un polychloroprène, d'une dureté suffisante pour résister en service à la- pression "P"(voir figure 2)tout en ayant une capacité de déformation suffisante. En position de repos, cette bague est entièrement contenue dans le logement annulaire (7).

On voit que la section d'entrée du boîtier (5) correspond à un diamètre "D"' supérieur au diamètre "D",de façon à permettre un passage facile de l'extrémité (4) du corps (2).

Les deux demi-coquilles repérées(9)et(iO)sur la figure 1 qui constituent la pièce annulaire mobile sont un élément essentiel de l'invention. Elles sont représentées ici écartées l'une de l'autre et constituent,comme on le verra plus loin, une fois assemblées, la face d'appui de la bague en élastomère.

Ces pièces annulaires mobiles que sont les demi-coquilles (9) et (10) sont portées par un dispositif non représenté qui permet soit de les mettre en place en appui contre la bague en élastomère (figure 2), soit de les ecarter de l'axe (3) pour libérer le passage de l'extré- mité (4) du corps (2), comme on le voit figure 1.

Sur la figure 2, où le dispositif d'étanchéité est représenté en position de service, le compartiment (1) est rempli, cette fois, d'un fluide sous haute pression "P".

La bague en élastomère (8) est en appui sur la paroi cylindrique du corps (2) dans la partie courante de diamètre "d'1. Pour cela, la bague en élastomère (8) s?est déplacée radialement vers l'axe (3) de sa position, figure 1, à sa position, figure 2, tout en restant partiellement engagée dans son logement (7).

Ce déplacement axial peut être obtenu par tout moyen permettant d'exercer sur la bague une force radiale dirigée vers l'axe. Un moyen simple est d'exercer une pression hydraulique "P" dans l'espace annulaire (11) compris entre la bague.(8) et le fond du logement (7), le fluide étant introduit par le canal (12) en provenance d'une centrale haute pression non représentée.

Les deux demi-coquilles (9) et (10) sont maintenant assemblées autour du corps (2) de façon à ce que leurs faces avant, perpendiculaires à l'axe (3), (13) et (14), constituent une face sensiblement continue d'appui de bague (15). Cette face d'appui (15) est en contact avec la paroi latérale (16) de la bague (8), qui est confondue avec (15), opposée à celle (17) qui reçoit la pression "P" du compartiment (I).

Les demi-coquilles (9) et (10) sont, lorsque le dispositif d'étan chéité est en service, csest-à-dire lorsque la pression "P" est appliquée, maintenues par des moyens d'immobilisation dans la position de la figure 2 avec la force nécessaire pour résister à la pression exercée par9' sur la face (17) de la bague (8). Ces moyens d'immobilisation, non représentés sur la figure 2, peuvent, par exemple, être constitués par des moyens de solidarisation mécanique amovibles avec le boîtier (5), tels que symbolisés par les flèches (18).

Ainsi, grâce à ce dispositif, on évite en service la déformation de la bague (8) sous l'effet de la pression "P" et son fluage axial.

Les demi-coquilles (9) et (10), en tant que constitutives de la face d'appui de joint (15), sont un des éléments essentiels de l'invention.

La somme des surfaces (13) et (14) doit être sensiblement égale à la difference entre la section d'entrée de diamètre "D"'du boîtier (5) et la section de diamètre "d" > de la partie courante du corps (2), aux jeux et tolérance près.

C'est ainsi qu'on peut admettre la présence d'un intervalle (19) entre le corps (2) et les demi-coquilles (9) et (10), sur lequel la bague (8) n'est pas soutenue pour tenir compte, par exemple, des variations de "d" du fait des tolerances sur produits industriels.

La pièce annulaire mobile réalisée ici sous la forme des deux demicoquilles (9) et (10), peut faire l'objet de modes de réalisation très divers permettant d'assurer la même fonction.

La bague en élastomère (8) présente avantageusement une rainure annulaire (20) sur sa périphérie extérieure. Cette rainure (20) améliore l'étanchéité du contact entre les bords adjacents de la bague et les parois latérales du logement (7) sur lesquelles ils sont en appui glissant.

La pression "p", pour comprimer le joint, pourra avantageusement être exercée par le même fluide que celui qui est introduit à la pression "P" et être prélevée, par exemple, en dérivation sur une source unique de fluide à cette pression "P". On évitera ainsi tous les problèmes liés à un mélange de fluides de natures différentes, tel que huile-eau.

On revient de la position de la figure 2 à la position de la figure 1, par suppression des pressions "P" et "p", la bague (8) récupérant alors par élasticité sa position de la figure 1. Le corps (2) peut alors être retire.

On décrira maintenant, à l'aide des figures 4 et 5, un banc d'épreuve hydraulique haute pression pour tubes utilisant le dispositif d'étanchéité selon l'invention.

De façon connue et générale, les bancs d'épreuve hydraulique-pour tubes comportent, montées sur un bâti, deux têtes positionnées face à face servant d'organe de réception aux deux extrémités du tube à contrôler.

Ces têtes peuvent coulisser selon un axe sur le bâti, de façon à adapter le banc à la!longueur des tubes considérés et permettre la mise en place et le dégagement des tubes successifs.

te fluide haute pression est amené dans le tube par les têtes qui constituent un-compartiment haute pression qui doit être fermé de façon étanche sur la périphérie du tube. Les têtes ou l'organe d'amenée de fluide sont bloqués en force en position, lors de l'application de la pression pour contrecarrer l'effet cette pression.

Le banc d'épreuve selon l'invention répond à cette conception gé nérale et se caractérise par le fait que l'étanchéité des têtes haute pression sur le tube est assurée par un dispositif d'étanchéité répondant à la description des figures 1 à 3.

Sur la figure 4, on a représenté seulement le banc d'epreuve par sa tête (100) raccordée au dispositif d'étanchéité (200) qui vienf se fermer sur l'extrémité du tube (300).

t'axe general de la figure qui correspond à l'axe du tube est repéré (3).

Le tube (300) présente à son extrémité un diamètre extérieur supérieur au diamètre "d1" de sa partie courante et le dispositif d'étanchéité (200) est construit de façon à assurer l'étanchéité au niveau du diamètre "d1" tout en laissant passer librement l'extrémi- té de diamètre "D1". ta section d'entrée du dispositif d1étanchéité, au niveau de la bague en élastomère (201), correspond à un diamètre "D" '" tel que 'vD'1" > "Dl".

La tête (100) qui met en communication le tube (300) avec la source de fluide haute pression, comporte les pièces annulaires (101) et (102) montées coulissantes l'une sur l'autre par l'intermédiaire des pièces (103) et (104) qui sont par exemple en bronze et permettent un déplacement relatif le long de l'axe (3) des pièces (101) et (102) l'une par rapport à l'autre.

La pièce annulaire (102) sert à la fois de conduit d'amenée de fluide à haute pression par son canal central (105) et de raccordement au bâti général du banc d'épreuve par sa partie droite non repré sentée. Côté tube, une pièce annulaire (106) et un ressort (107) permettent d'adapter le conduit d'amenee d'eau (105) aux dimensions du tube à controler au niveau "D1", tant en diamètre qu'en position axiale.

Le boîtier formant logement de la bague en élastomère (201) est constitué de deux pièces annulaires (101) et (210), dont les dimensions peuvent être adaptées à celles du tube à tester. La pièce (101) relie ainsi le dispositif d'étanchéité (200) à la tête (100) et constitue la face latérale de logement de la bague (201) côté tête (100).

Comme on le verra, le boîtier est susceptible de déplacements le long de son axe pour suivre en particulier la contraction axiale du tube (300) pendant l'épreuve d'étanchéité. Ces déplacements sont permis par le glissement relatif de la pièce annulaire (101) solidai re du boîtier par rapport à la piece annulaire (102) qui est solidarisée avec le bâti.

Le maintien en position des pièces (101) et (210) est assuré par la couronne (211) qui est indépendante, pour une gamme dimensionnelle donnée, de la dimension du tube à traiter. En effet, les pièces (101), (210), (211) sont empilées de façon solidaire et jointive du fait de la collaboration de forme de ces pièces et de l'écrou annulaire de serrage (212) qui se visse sur la couronne (211) et appuie sur un talon annulaire de la pièce (101) créant ainsi une force de compression axiale. Pour éviter les fuites hydrauliques du fait des hautes pressuions, des joints d'étanchéité (213), (214), (215) sont prévus.

La bague en élastomère (201) est susceptible de se déplacer radialement dans son logement, a mise en pression est assurée par pression hydraulique ainsi qu'il sera expliqué ultérieurement.

Deux demi-coquilles annulaires symétriques, telles que (216), viennent constituer par leur surface d'extrémité avant telle que (217) la face d'appui de la bague en élastomère (201). Ces demi-coquilles sont dimensionnées pour s'adapter aux tolérances près au diamètre extérieur "d1,, du tube à contrôler et sont conçues pour réaliser une coopération de forme avec les pièces (210) (211) du boîtier. Elles sont amovibles pour permettre le passage de l'extrémité du tube (300) et libérer la section d'entrée du dispositif d'étanchéité correspondant au diamètre "D'
Des moyens de solidarisation, partiellement distincts des moyens de déplacement des demi-coquilles (216) sont prévus pour permettre à celles-ci de résister en service à la poussée de la bague en élastomère sous l'effet de la pression hydraulique.

Pour assurer les fonctions ci-dessus indiquées, les deux demi-coquilles annulaires, telles que (216) sont montées sur une plaque mobile transversale (218) par l'intermédiaire d'un pivot (219), ladite plaque mobile (218) pouvant se déplacer axialement selon lwaxe- (3) et assureur, grâce à une force mécanique s' exerçant entre cette plaque et le boîtier (211), (210), (101), la solidarisation des coquilles avec ce boltier en position de service. Les deux demi-coquilles, telles que (216), sont montées sur le pivot (219) à la manière de ciseaux.

Pour cela, comme on peut le voir à la figure 5, les bras, tels que
(220), qui portent chaque demi-coquille telle que (216), et pivotent autour du pivot (219), sont munis d'une extension latérale telle que (22!)o
Un petit vérin (223), par exemple à air comprimé, fixé aux deux extensions latérales telles que (221), par l'intermédiaire d'une liaison articulée en rotation telle que (222), commande l'écartement ou
le rapprochement des deux demi-coquilles l'une par rapport à l'autre.

Une butée (224) détermine la position de fermeture des deux demi -coquilles, telles que (216). Deux butées telles que (225), détermi
nent la position d'ouverture de ces deux demi-coquilles, telles que
(216) ,qui correspond au maximum d'écartement de l'une par rapport à
l'autre. En position fermée, les faces, telles que (217), des deux
demi-coquilles, telles que (216), occupent sensiblement, aux Jeux et tolérances près,la section annulaire correspondant, au droitdela bague (201), à la differerne des diamètres "D'1-dl".

Le guidage dans son mouvement axial de la plaque mobile (218) est assuré par les tiges, telles que (226), des deux vérins diamètralement opposés, tels que (227) coulissant dans la couronne (21 I). Ces tiges, telles que (226), sont fixées sur la plaque mobile (218) par desécroustelsque (228) venant serrer une partie rétrécie (229) de la tige (226) qui vient ainsi buter à son extrémité dans un logement taillé dans la plaque (218).

Le mouvement axial d'écartement de la plaque mobile (218) de la bague en élastomère (201) est provoqué par deux ressorts, tels que (230), qui agissent lorsque les vérins, tels que (227) ne sont plus en pression
Le rapprochement axial de la plaque mobile (218) de la bague en élastomère (201) est provoqué par les pistons, tels que (231) des vérins, tels que (227), sous l'effet de la pression hydraulique introduite dans une chambre de pression telle que (232). Ces vérins ont également pour mission importante d'appliquer les demi-coquilles telles que (216),contre la face latérale de la bague en élastomère (201X en service, avec la force nécessaire pour résister sur le plan (217) à la poussée exercée par la pression hydraulique de la chambre haute pression sur la face latérale opposée de cette bague. Les vé rins seront dimensionnés en conséquence et la pression hydraulique est maintenue dans la chambre de pression telle que (232) pendant toute la durée de service.

Les vérins tels que (227) représente figure 4, sont des vérins simple effet. Il est bien évident qu'on pourrait, en variante, utiliser des vérins double effet, ce qui permettrait alors de supprimer les ressorts, tels que (230), les vérins commandant le mouvement axial de la plaque mobile (218) dans les deux sens.

L'alésage central (233 > de la plaque mobile (218) est tel qu'il laisse passer le tube dans sa partie de diamètre D1. Pour éviter, selon les diamètres, d'avoir a changer la plaque (218), une pièce annulaire (234) est vissée dans la plaque (218),et sert d'adaptateur de dimension de façon à avoir une face d'appui suffisante sur les demi-coquilles telles que (216), dans le cas où les tubes testés sont de petit diamètre.

Un jeu de canaux hydrauliques permet de mettre-ie systeme en service, c'est-à-dire de rendre la portée de joint de la bague en élastomère, sur la paroi cylindrique (301) du tube, étanche à la pression en utilisant essentiellement le fluide haute pression fourni par le banc pour l'épreuve hydraulique proprement dite et en s'aidant simplement d'une pression annexe externe.Pour ce faire, l'espace (235) est relié, d'une part, à la chambre haute pression (236) pour la canalisation (237), et d'autre part, à la chambre de pression (232) du vérin (227) par les canalisations (238) taillée dans la pièce (210) et (239) taillée dans la pièce (La1), Par ailleurs, Ia chambre de pression (232) est reliée à une source de fluide sous une pression de, par exemple 1 MPa, par la canalisation (240) taillée dans la piece (211).

La canalisation (240) est munie dun clapet anti-retour laissant passer le fluide uniquement dans le sens de l'extérieur vers la chambre de pression (232). ta canalisation (237) est de beaucoup plus petit diamètre que les canalisations (238), (239), (240).

Le dispositif décrit fonctionne de la façon suivante
Au départ, la bague en élastomère (201) est en position de repos à l'intérieur de son logement, et un tube (300) est introduit et posi tisonné les demi-coquilles, telles que(216)sont alors fermées sur le tube(300) par le vérin (223). Une pression, d'origine externe, par exemple de 11 ordre de 1 NPa, transmise au fluide qui remplit la chambre de pression (232) déplace vers la droite les pistons tels que (231) du vérin (227),.qui entraînent axialement vers la droite la plaque mobile (218).

Les demi-coquilles telles que(216)pénetrent dans l'espace annulaire compris entre la pièce(210)et le tube(300)de façon que le plan (217) vienne au droit de la face latérale gauche de la bague en élastomère (201)qui commence à se comprimer radialement. En effet, la canalisation (237) étant d'un diamètre réduit par rapport à (238) (239), la pression s' accroît dans l'espace (235)bien que l'espace (236) soit encore à la pression atmosphérique, ou à une pression peu supérieure. La bague en élastomère (201) vient alors en appui sur le tube. On peut ensuite appliquer la pression de service pour l'épreu- ve hydraulique, par exemple 125 lira, au fluide contenu dans le tube (300), par le canal (105) de la pièce (102).Cette haute pression est transmise par la canalisation (237) à l'espace (235), ce qui achève de comprimer la bague en élastomère (201) sur le tube (300).

Les canalisations (238), (239), transmettent également la haute pression au fluide contenu dans la chambre de pression (232), qui exerce alors la poussée maximale sur le piston (231) qui plaque avec la force voulue les demi-coquilles, telles que (216) contre la bague en élastomère (201) par l'intermédiaire de la plaque (218).

L'application de la haute pression à l'intérieur du tube (300) en tapine un raccourcissement de celui-ci qui peut être notable dans le cas d'un tube de relativement grande longueur. La pièce (101) étant capable de coulisser par rapport à la pièce (f02), la bague en élas- tomère (201) et le boîtier constitué par les pièces solidaires (101), (210), (211), peuvent accompagner l'extrémité du tube (300) dans son déplacement, la pièce (102) demeurant solidaire du bâti.

Le dispositif d'étanchéité est alors en service et l'épreuve d'étan cheité peut être effectuée sur le tube pendant le temps nécessaire.

Une fois l'épreuve effectuée, on relâche la pression de 125 MPa. La chambre haute pression (236) se décomprime. Les ressorts, tels que (230) écartent la plaque (218) de la bague en élastomère (201), le fluide contenu dans la chambre de pression (232) s'échappant par les canalisations (239), (238), (237).

La pression dans l'espace (235) s'abaisse et la bague en élastomère (201) revient dans son logement par effet élastique. Les demi-coquilles, telles que (216) sont alors séparées l'une de l'autre par l'action du vérin (223) et le tube est retiré. Le banc est prêt pour introduire le tube suivant.

A titre d'exemple d'application, le banc ainsi décrit peut être utilisé pour soumettre a épreuve hydraulique des tubes dans les condi tions -suivantes - diamètre extérieur courant des tubesd"allant de 26,9mm à 113 mm, diamètres extérieurs "D" des extrémités de tubes correspondant
aux valeurs extrêmes de "d" : 33 mm et 130 mm, - diamètre "D"' au droit delàbague(9O1) correspondant aux valeurs
extrêmes de "d" et "D" : 38 mm et 135 mm, ce qui donne un déplace
ment radial delabaguepour la comprimer pour des valeurs extrêmes de
"d" de 5,5 mm et 11 mm, - pression d'épreuve : 125 MPa (1250 bars), - fluide utilisé : eau.

Bien que l'exemple décrit porte sur des formes particulières de réalisation du dispositif d'étanchéité statique objet de l'invention, et son application à un banc d'épreuve, l'invention ne s'y trouve nullement limitée et elle recevra application chaque fois que les principes ici décrits seront mis en oeuvre.

On peut, en particulier, concevoir des modes très différents de réalisation des pièces annulaires mobiles telles que (216), (9); (10) constituant la face d'appui (15), (217) de la bague en élastomère(8), (201).

Le nombre de ces pièces peut être en particulier supérieur à deux.

La compression radiale de la bague en élastomère (201), (8) sur le corps à paroi extérieure cylindrique (2), (300), peut être obtenue par un moyen hydraulique ou un moyen mécanique.

Dans le cas où on utilise un moyen hydraulique, le fluide haute pression utilisé peut être dérivé du fluide présent dans le compartiment haute pression (1) (236), comme cela a été montré sur la figure 4 ou bien être un fluide indépendant de celui du compartiment haute pression (1), (236).

Le dispositif d'étanchéité selon l'invention peut recevoir des applications diverses pour étancher tout compartiment haute ou très haute pression, quelle que soit la forme dudit compartiment, en particulier chaque fois que se pose le problème de l'étanchéité d'un corps à paroi extérieure cylindrique présentant sur sa longueur des sections différentes auxquelles il s'agit de faire traverser la section d'en trée du dispositif d'étanchéité.

Claims (15)

RENENDICATIONS

1. Dispositif d'étanchéité statique permettant de rendre étanche la zone d'entrée, à travers la paroi d'un compartiment à haute pression, d'un corps à paroi extérieure cylindrique (300), engagé en partie dans ce compartiment, la partie de ce corps se trouvant à l'intérieur du compartiment comportant au moins une zone de section supérieure à la section du corps au droit de son passage à travers la paroi, qui comporte un boîtier annulaire (101,210) entourant la zone d'entrée du corps, une bague en élastomère (201) étant logée dans le boîtier et pouvant se déplacer radialement depuis une position de repos, pour laquelle la section d'entrée laissée libre par la bague et le boîtier est au moins égale à la plus forte section du corps, jusqu'à une position de service dans laquelle la bague en élastomère vient en appui contre la paroi cylindrique extérieure (301) du corps tout en restant engagée dans le boîtier par a partie périphérique externe, caractérisé en ce que, dans le but d'éviter la déformation latérale de la bague sous l'action de la pression intérieure, une pièce annulaire mobile en au moins deux parties (216), dont la section est telle qu'elle puisse pénétrer dans l'espace compris entre la section d'entrée du boîtier et la paroi extérieure cylindrique du corps,de de façon que son extrémité avant comportant une surface annulaire plane (217), perpendiculaire aux génératrices de la paroi cylindrique du corps, vienne au contact de la paroi latérale de la bague lorsque celle-ci est en position de service, cette pièce annulaire étant solidaire de moyens d'introduction dans l'espace compris entre le boîtier et la paroi extérieure du corps, et d'extraction de cet espace, de moyens d'iemobilisation dans la position appui du plan annulaire de l'extrémité avant contre la face latérale de la bague en élastomère et de moyens de séparation des parties constituant la pièce annulaire mobile après extraction, et de rapprochement de ces parties avant introduction.

2. Dispositif d'étanchéité statique suivant revendication 1, carac térisé en ce que la pièce annulaire mobile comporte deux demi-coquilles (216).

3 Dispositif suivant revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'introduction et d'extraction de la pièce annulaire mobile sont constitués par une plaque mobile (218) qui peut s'éloigner ou se rapproeher du boîtier annulaire.

4. Dispositif suivant revendication 3, caractérisê en ce que la plaque mobile (218) est rapprochée du boîtier annulaire par au moins un vérin (227).

5. Dispositif suivant revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce annulaire est en deux parties (216)- articulées autour d'au moins un axe (219) solidaire de la plaque mobile et parallèle à sa direction de déplacement.

6. Dispositif suivant l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que les moyens permettant d'écarter ou de rapprocher les tines des autres les parties constituant la pièce annulaire comportent au moins un vérin.

7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 6, caracterisé en ce que les moyens d'immobilisation de la pièce annulaire sont constitués par au moins un vérin (227).

8. Dispositif suivant revendication 7, caractérisé en ce que le vérin (227) agit sur la plaque mobile (218) dont la face frontale applique la pièce annulaire (216) contre le boîtier de façon que son extrémité avant (217) vienne au contact de la face latérale de la bague en élastomère (201).

9. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bague en élastomère (201) est déplacée radialement par pression d'un fluide depuis sa position de repos jusqu'à sa position de service.

10 Banc d'épreuve hydraulique pour tube à paroi extérieure cylindrique, caractérisé en ce qugil met en oeuvre un dispositif d'étan chéité suivant l'une des revendications 1 à 9.

11. Banc d'épreuve hydraulique suivant revendication 10, caractérise en ce que la plaque mobile (218) et/ou la basque d'étanchéité (201) sont déplacées par un circuit hydraulique commun avec le circuit d'épreuve

12. Banc d'épreuve hydraulique suivant revendication 11, caractéri sé en ce que l'espace annulaire (235) compris entre la bague en élastomère et le fond de son logement est en communication par un canal (237) avec le compartiment haute pression.

13. Banc d'épreuve hydraulique suivant revendication 12, caractérisé en ce que la commande de rapprochement axiale la plaque mobile (218) comporte au moins un vérin (227) dont la chambre de pression (232) est en communication par un canal (238, 239) avec l'espace annulaire (235) compris entre la bague en élastomère et le fond de son logement.

14. Banc d'épreuve hydraulique suivant l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'au moins un vérin (227) de déplacement de la plaque mobile (218) est relié à une source extérieure de pression par une canalisation (240) comportant un clapet anti-retour.

15. Banc d'epreuve hydraulique suivant l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que la tête (100) est raccordée au dispositif d'étanchéité (200) par l'intermédiaire de pièces annulaires coulissantes (101, 102), qui permettent un déplacement relatif du dispositif d'étanchéité par rapport à la tete.