FR2538471A1

FR2538471A1 - Method for locking two screwed elements, elements and device for implementing this method.

Info

Publication number: FR2538471A1
Application number: FR8221643A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1984-06-29

Abstract

The invention concerns a method for mutually locking two elements 1, 2 screwed onto each other according to which it is provided that one portion 8 of one of the elements 2 is placed covering over a housing 7 provided in the other element 1 and overhanging a rim 7b limiting the said housing; next the said portion 8 or a part 9 of the latter is sheared in line with the said rim 7b so that it penetrates into the housing 7, the shearing front thus interacting with the wall 7a of the housing comprising the rim 7b in order to form a stop opposing unscrewing. Particularly useful application to couplers for offshore oil-industry drilling and exploration tubes (pipes).

Description

La plupart des assemblages vissés imposent une précontrainte initiale garante de la bonne tenue de
l'assefblage lorsque,en service, celui-ci est sollicité. Pour cependant prévenir un éventuel desserrage (rendu possible lorsque la sollicitation en service excède la précontrainte de serrage ou dans le cas de vibration, battage. .3 il est nécessaire de verrouiller mutuellemen. les deux éléments vissés.Ce verrouillage est réalisé de manière connue par divers Tfloyens ayant pour fonction de créer un arret positif en rotation mutuelle des deux éléments On peut à cet effet utiliser une pièce rapportée sur lvun des élé ment s de l'assemblage, solidaire en rotation de ce dernier, qui comporte un élément mobile ou déformable venant après vissage coopérer avec l'autre élément pour former une butée à l'encontre du dévissage Il est connu également de créer une déformation permanente des deux éléments vissés pour les
lier en rotation (poinçonnage etc. ) certains de ces verrouil
lages sont démontables, d'autres non.Most screwed assemblies impose an initial prestressing guaranteeing the good resistance of
the reinforcement when, in service, this one is requested. However, to prevent possible loosening (made possible when the stress in service exceeds the tightening preload or in the event of vibration, threshing. .3 it is necessary to mutually lock the two screwed elements. This locking is achieved in a known manner by various means having the function of creating a positive stop in mutual rotation of the two elements For this purpose it is possible to use an insert on one of the elements of the assembly, integral in rotation with the latter, which comprises a movable or deformable element coming after screwing cooperate with the other element to form a stop against unscrewing It is also known to create a permanent deformation of the two screwed elements for
link in rotation (punching etc.) some of these locks
lages are removable, others are not.

La présente invention entend proposer un verrouillage dont le principe consiste en une déformation permanente de l'un des éléments (ou d'une portion de celui-ci) pour coopérer avec une butée de autre prévue à priori et qui, avant verrouillage, n'interfère pas avec le premier élément.Une application particulièrement intéressante de
l'invention réside dans le verrouillage des connecteurs de tubulures employées dans le forage et l exploration pétro
liera, La taille de ces connecteurs est importante (jusqugà environ 80 centimètres de diamètre) ce qui a guidé la conception de l'invention tant en ce qui concerne le procédé que les moyens et dispositif nécessaires pour la mettre en oeuvre, aucun des dispositifs connus à ce jtur n'étant susceptible de donner pleinement satisfaction de manière simple dans les dimensions considérées q
A cet effet, la présente invention concerne en premier lieu un procédé de verrouillage mutuel de deux éléments vissés l'un sur l'autre dans une position relative prédéterminée correspondant notamment à l'obtention d'une contrainte de serrage donnée.The present invention intends to propose a locking device, the principle of which consists in a permanent deformation of one of the elements (or of a portion thereof) in order to cooperate with a stop of another provided a priori and which, before locking, does not not interfere with the first element. A particularly interesting application of
the invention lies in the locking of the tubing connectors used in drilling and oil exploration
liera, The size of these connectors is large (up to about 80 centimeters in diameter) which guided the design of the invention both in terms of the process and the means and device necessary to implement it, none of the known devices this jtur is not likely to give full satisfaction in a simple way in the dimensions considered q
To this end, the present invention relates firstly to a method of mutual locking of two elements screwed one on the other in a predetermined relative position corresponding in particular to obtaining a given tightening stress.

Selon l'invention, il consiste essentiellement en ce que l'on prévoie qu'une portion de l'un des éléments soit placée en recouvrement d'un logement pourvu dans l'autre élément et en chevauchement d'une arête limitant ledit logement, et en ce que l'on cisaille ladite portion entre un outil extérieur et ladite arête de manière qu'elle pénétre dans ledit logement, le front de cisaille- ment coopérant avec la paroi dudit logement terminée par l'arête pour former une butée s'opposant au dévissage. According to the invention, it essentially consists in providing that a portion of one of the elements is placed in overlap of a housing provided in the other element and in overlapping of an edge limiting said housing, and in that one shears said portion between an external tool and said edge so that it penetrates into said housing, the shearing front cooperating with the wall of said housing terminated by the edge to form a stop s' opposing the unscrewing.

En second lieu l'invention a pour objet des éléments d'assemblage par vissage dans lesquels l'un des éléments comporte une encoche délimitée par une arête exté- rieure située à la surface de l'élément tandis que l'autre élément comporte une portion destinée à recouvrir l'encoche en chevauchant ladite arête, ladite portion étant en une pièce avec ledit autre élément et formée par une bande perpendiculaire à ladite arête
Dans un premier mode de réalisation, l'encoche est ménagée dans lsélément male tandis que la bande est découpée dans l'élément femelle.Ainsi, soit l'ardue te est axiale et la bande susdite est délimitée par deux usinages perpendiculaires à l'axe de l'assemblage d'une jupe prolongeant la pièce femelle et recouvrant ladite arête, soit l'arête est radiale sur un épaulement de la pièce maIe et la portion susdite est une collerette de la pièce femelle dans laquelle ladite bande est délimitée par deux usinages concentriques
Il sera avantageux que l'un des usinages limitant ladite bande soit constitué par le bord même de la jupe ou de la collerette susdite
Enfin le dernier objet de l'invention est un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé susdit avec lesdits éléments comportant un couteau, un moyen de propulsine du couteau en direction du logement susdit et des moyens pour la mise en place du couteau par rapport à-ladite
arête. De préférence, les moyens de mise en place susdits
comportent un gabarit situé d'un côté du couteau pour coopé
rer avec la portion de l'encoche susdite découverte par l'un
des usinages limitant la bande susdite et une butée s'éten-
dant de l'autre côté du couteau qui coopère avec l'un des
bords de la bande à cisailler pour centrer latéralement le
couteau par rapport à cette bande.Secondly, the subject of the invention is assembly elements by screwing in which one of the elements comprises a notch delimited by an external edge situated on the surface of the element while the other element comprises a portion intended to cover the notch by overlapping said edge, said portion being in one piece with said other element and formed by a strip perpendicular to said edge
In a first embodiment, the notch is formed in the male element while the strip is cut in the female element. Thus, either the ardue te is axial and the aforementioned strip is delimited by two machining operations perpendicular to the axis. of the assembly of a skirt extending the female part and covering said edge, either the edge is radial on a shoulder of the main part and the above portion is a flange of the female part in which said strip is delimited by two machining operations concentric
It will be advantageous for one of the machining operations limiting said strip to be constituted by the very edge of the above-mentioned skirt or collar
Finally, the last object of the invention is a device for implementing the aforementioned method with said elements comprising a knife, a means of propelling the knife towards the aforementioned housing and means for positioning the knife relative to- said
fish bone. Preferably, the aforementioned means of positioning
have a template located on one side of the coop knife
rer with the portion of the above notch discovered by one
machining limiting the above strip and an extended stop
dant on the other side of the knife which cooperates with one of
edges of the shear band to laterally center the
knife relative to this strip.

L'invention sera mieux comprise au cours
de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement
indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les
avantages et les caractéristiques secondaires
il sera fait référence aux dessins annexés
dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique de deux éléments vissés
l'un sur l'autre pourvu des moyens pour mettre en oeuvre le
procédé selon# l'invention,
- la figure 1h est une vue partielle en coupe selon la ligne
lA de la figure 1,
- la figure 2 est une vue partielle d'un autre mode de réa
lisation de l'invention,
- les figures 3 et 4 illustrent par deux coupes schématiques
un mode de réalisation du dispositif pour mettre en oeuvre
le procédé de l'inv-ention
En se reportant tout d'abord aux figures
1 et 1A on voit un élément 1 équipé a sa partie supérieure
d'un filetage externe la de connexion avec un élément 2 com-
portant un filetage interne correspondant 2a A la base du
filetage la l'élément 1 comporte un épaulement 3 dans lSépais-
seur duquel et dans le sens axial de l'assemblagea on a ména
gé un logement 4 formé par exemple par un fraisage Ce frai
sage est latéralement limité par au moins une paroi 4a dont
l'intersection avec la surface extérieure de lSépaulement 3
détermine une arête 4b.The invention will be better understood during
of the description given below by way of example purely
indicative and non-limiting which will make it possible to identify the
advantages and secondary characteristics
reference will be made to the accompanying drawings
wherein
- Figure 1 is a schematic view of two screwed elements
one on the other provided with the means to implement the
process according to # the invention,
- Figure 1h is a partial sectional view along the line
lA of FIG. 1,
- Figure 2 is a partial view of another mode of sheave
reading of the invention,
- Figures 3 and 4 illustrate by two schematic sections
an embodiment of the device for implementing
the invention process
Referring first to the figures
1 and 1A we see an element 1 equipped at its upper part
of an external thread the connection with an element 2
bearing a corresponding internal thread 2a At the base of the
the element 1 has a shoulder 3 in lSépais-
sister of which and in the axial direction of the assembly a mena was
managed a housing 4 formed for example by milling This spawning
sage is laterally limited by at least one wall 4a of which
the intersection with the outer surface of the shoulder 3
determines an edge 4b.

L'élément 2 est prolongé au-deld de son
filetage 2a par une jupe 5 venant en recouvrement au moins
partiel de l'épaulement 3 et notamment du logement 4 en che vauchant l'arête 4b. LeM procédé selon l'invention consiste essentiellement à cisailler la portion de jupe 5 située au droit de l'arête 4b au moyen d#un outil extérieur, ladite arête formant avantageusement l'une des "machoires" de la cisaille. Par cette opération on crée donc un front de cisaillement qui est enfoncé dans le logement 4 et qui coopère intimement avec la paroi 4a susdite Cette coopération forme donc une butée de verrouillage des deux éléments à l'encon- tre de leur dévissage.Element 2 is extended beyond its
thread 2a by a skirt 5 overlapping at least
partial of the shoulder 3 and in particular of the housing 4 while che vauchant the edge 4b. The method according to the invention essentially consists in shearing the skirt portion 5 located in line with the edge 4b by means of an external tool, said edge advantageously forming one of the "jaws" of the shears. This operation therefore creates a shear front which is pressed into the housing 4 and which cooperates intimately with the above-mentioned wall 4a. This cooperation therefore forms a stop for locking the two elements against their unscrewing.

Pour faciliter l'opération de cisaillement on aura délimité dans la jupe 5 une portion en forme de bande Sa par le moyen de deux usinages (fentes ou lumières) telles que 5b d'une longueur déterminée de manière qu'en fin de serrage, la.bande ainsi définie soit placée en chevauchement de l'arête Wb. Pour des raisons que l'on explicitera ci-après l'une des fentes ménagées pour déterminer la bande susdite aura une longueur suffisante pour qu'elle s'étende
toujours au-dessus de la totalité de la largeur du logement 4. On aura noté que ci-dessus il est fait état de deux fentes.To facilitate the shearing operation, a portion in the form of a strip Sa will be defined in the skirt 5 by means of two machining operations (slots or slots) such as 5b of a determined length so that at the end of tightening, the .band thus defined is placed in overlap of the edge Wb. For reasons which will be explained below, one of the slots provided for determining the aforementioned strip will have a length sufficient for it to extend.
always above the entire width of the housing 4. It will have been noted that above there are two slots.

Le mode préféré de réalisation de l'invention est celui représenté sur la figure 1 dans lequel l'une des fentes n' exite pas. C'est le bord inférieur 5c de la jupe 5 qui joue le rôle de la fente devant posséder une longueur permettant de toujours découvrir la totalité de la largeur du logement 4
Dans cette configuration, cette fonction est assurée Si la jupe 5 ne recouvre que partiellement l'épaulement 3. The preferred embodiment of the invention is that shown in Figure 1 in which one of the slots does not exist. It is the lower edge 5c of the skirt 5 which plays the role of the slot which must have a length making it possible to always discover the entire width of the housing 4
In this configuration, this function is ensured If the skirt 5 only partially covers the shoulder 3.

En S'a la figure IA montre la forme que prend la bande Sa après cisaillement. In SE Figure IA shows the shape of the Sa band after shearing.

Sur la figure 2D l'élément 1 possède un épaulement 6 sur-la face radiale 6a duquel on a pratiqué une rainure 7. L'élément femelle 2 possède quant à lui une collerette 8 dans laquelle, entre le bord extérieur Sa et une
lumière 8b concentrique au bord Sa, on a délimité une bande 9. Cette dernière vient chevaucher en fin de serrage l'arête 7b que forme l'intersection d'une paroi 7a de la rainure 7 avec la face 6a de l'épaulement 6 au droit de laquelle on
pratique le cisaillage susdit. Le front de cisaillement constitue comme dans le cas précédent, avec la paroi 7a un ensem- ble de butées de verrouillage s'opposant au desserrage de
l'assemblage. In FIG. 2D the element 1 has a shoulder 6 on the radial face 6a of which a groove has been made 7. The female element 2 has a flange 8 in which, between the outer edge Sa and a
light 8b concentric with the edge Sa, a band 9 has been defined. The latter overlaps at the end of tightening the edge 7b formed by the intersection of a wall 7a of the groove 7 with the face 6a of the shoulder 6 at right of which one
practice the above shearing. The shear front constitutes, as in the previous case, with the wall 7a a set of locking stops opposing the loosening of
assembly.

Il faut noter que la longueur de la lu
mière (5b ou 8b) doit être telle, au minimulme pour que
quelles que soient les tolérances de fabrication et de serra
ge de l'assemblage elle vienne toujours en chevauchement en fin de serrage de l'arête (4b ou 7b) En outre sa longueur
devra-également être déterminée pour que, au moment du cisail
lage, la portion de bande qui fléchît ne soit pas trop courte
donc trop raide pour que le front de cisaillage coopère sur
la totalité de sa surface avec la paroi du logement située
sous 1' arête
Sur les figures 3 et 4, on a schématisé
un dispositif, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, de manière simple et rani de
Il a été exposé ci-dessus que l'opération de cisaillage intervenait entre un couteau extérieur et
l'arete du logement. Pour que ce cisaillage soit correctement effectué, il convient donc de disposer précisément le couteau par rapport à l'arête Pour ce faire, le dispositif selon
l'invention comprend un couteau 10 monté à coulissement et guidé dans une tête Il dont l'extrémité avant lla est conformée de manière à prendre un appui stable sur la surface extérieure de la jupe 5. La tête 11 comporte en outre, en projection longitudinale par rapport à sa face avant llaa une première plaque 12 située sous le couteau 10 dont la lar-
geur 1 est sensiblement égale à celle du logement 40 En outre
cette plaque est placée par rapport au couteau de manière que
son bord 12a qui vient en appui avec la paroi 4a du logement 4 soit sensiblement dans l'alignement de laarete 10a active
de ce dernier. De ce fait, lorsqu'on présente l'outil en
regard de la bande Sa à cisailler, la plaque 12 constitue
un moyen de centrage de la tête, en coopérant sous le bord
5c de la bande avec le logement 4
De manière auxiliaire, mais avantageuse une seconde plaque 13 fait saillie à l'avant de la tête 11. It should be noted that the length of the lu
miere (5b or 8b) must be such, at least so that
whatever the manufacturing and tightening tolerances
age of the assembly it always comes into overlap at the end of tightening of the edge (4b or 7b) In addition its length
will also have to be determined so that at the time of shearing
lage, the portion of the band which flexes is not too short
so too stiff for the shear front to cooperate on
the entire surface with the housing wall located
under the ridge
Figures 3 and 4 show diagrammatically
a device, for implementing the method according to the invention, in a simple and inexpensive manner
It was stated above that the shearing operation occurred between an external knife and
the edge of the housing. In order for this shearing to be carried out correctly, it is therefore necessary to place the knife precisely with respect to the edge. To do this, the device according to
the invention comprises a knife 10 mounted to slide and guided in a head II, the front end of which is shaped so as to take stable support on the external surface of the skirt 5. The head 11 further comprises, in longitudinal projection relative to its front face llaa a first plate 12 located under the knife 10 whose lar-
geur 1 is substantially equal to that of the housing 40 In addition
this plate is placed in relation to the knife so that
its edge 12a which bears against the wall 4a of the housing 4 is substantially in alignment with the active laarete 10a
of the last. Therefore, when presenting the tool in
look of the strip Sa to be sheared, the plate 12 constitutes
a means of centering the head, cooperating under the edge
5c of the strip with the housing 4
In an auxiliary, but advantageous manner, a second plate 13 projects in front of the head 11.

Située au-dessus du couteau 100 elle pénètre dans la fente 5b et ainsi constitue un moyen de positionnement en hauteur du couteau qui se trouve alors placé juste en face de la ban de Sa. Located above the knife 100 it penetrates into the slot 5b and thus constitutes a means of positioning in height of the knife which is then placed just opposite the ban de Sa.

Ce qui vient d'être décrit en regard des figures 3 et 4 s'applique aux dispositions de l'invention dans leur forme des figures 1 et 1A-. Il suffit d'une adapta- tion de la forme de la tête, compte tenu de son encombrement extérieur pour appliquer 1' coutil décrit à la forme de réalisation de la figure 2. A cet égard on notera l'avantage de prévoir un épaulement 6 débordant latéralement de la collerette 8 pour une bonne coopération de la plaque gabarit 12 avec la partie découverte externe du logement 7
La propulsion de l'outil 10 par rapport à la tête peut être assurée par un organe moteur connu en lui-même. il peut s'agir par exemple d'un vérin hydraulique dont le corps serait sanglé sur l'assemblage alors que la tige de piston coopérait avec le couteau. Un dispositif avantageux est constitué par un pistolet venant s'ajuster sur la tête et comportant un marteau actionné par l'explosion d'une balle On s'est rendu. compte à l'expérience qu'un tel dispositif pouvait sectionner sans difficulté une section de 150 millimètres carrés L'intérêt d'un pistolet réside dans la simplicité avec laquelle il peut être mis en oeuvre notamw ment dans l'application de l'invention au raccordement de tubes d'exploration pétrolière off-shore. What has just been described with reference to Figures 3 and 4 applies to the provisions of the invention in their form of Figures 1 and 1A-. It suffices to adapt the shape of the head, taking into account its external dimensions, to apply the tick described in the embodiment of FIG. 2. In this respect, the advantage of providing a shoulder 6 will be noted. laterally projecting from the flange 8 for good cooperation of the template plate 12 with the external discovery part of the housing 7
The propulsion of the tool 10 relative to the head can be ensured by a motor member known in itself. it may for example be a hydraulic cylinder whose body would be strapped to the assembly while the piston rod cooperated with the knife. An advantageous device is constituted by a gun coming to adjust on the head and comprising a hammer actuated by the explosion of a bullet. account from experience that such a device could easily section a section of 150 square millimeters. The advantage of a pistol lies in the simplicity with which it can be implemented in particular in the application of the invention to connection of offshore oil exploration tubes.

On notera enfin qu'il est simple de déverrouiller l'assemblage en soulevant la bande (Sa, 5) pour l'extraire du logement (4, 7)
L'invention trouve une application intéressante dans le domaine des raccords vissés notamment de grands diamètres.Finally, note that it is simple to unlock the assembly by lifting the strip (Sa, 5) to extract it from the housing (4, 7)
The invention finds an interesting application in the field of screw connections, in particular of large diameters.

il n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir du son cadre ou de son esprit it is not limited to the description which has just been given but on the contrary covers all the variants which could be made to it without departing from its scope or its spirit

Claims

1.- Method of mutual locking of

two elements (1,2) screwed on top of each other in a position

predetermined idative corresponding in particular to obtaining

of a given tightening stress, characterized in that one

provides that a portion (588) of one of the elements (2) is

placed on top of a housing (4,7) provided in the other

element (1) and overlapping an edge (4b, 7b) limiting

said housing, and in that one shears said portion (5a8)

between an external tool and said edge (4b, 7b) so

that it enters said housing (4,7), the shear front

Lement cooperating with the wall (4a, 7a) of said housing termi-

born by the edge (4b, 7b) to form a stop opposing

when unscrewing.

2.- Elements of assembly by screwing-

characterized in that one of the elements (1) includes a

check mark (4,7-) delimited by an outer edge (4b, 7b) located

on the surface of the element (1) while the other element (2)

has a portion (5R8) intended to cover the notch

(4S7) overlapping said edge (4b, 7b), said portion

(5,8) being in one piece with said other element and formed

by a strip (5a, 9) perpendicular to said edge (4b, 7b).

3.- Elements according to claim 2,

characterized in that the notch (4a7) is formed in the male element (1) while the strip (5a, 9) is cut

in the female element (2).

edge (4b).

extending the female part (2) and covering said

perpendicular to the axis of the assembly of a skirt (5)

(5a) above being delimited by two machining operations (5b, 5c)

characterized in that the edge (4b) is axial the strip

4.- Elements according to claim 3,

(8) aforesaid is a collar (8) of the female part in which said strip (9) is delimited by two concentric machining operations (8a, 8b).

shoulder (6) of the male part (1) while the portion

characterized in that the edge (7b) is radial on a

5, - Elements according to claim 3,

6. - Elements according to claim 4, or claim 5, characterized in that one of the machining (5c, 8a) limiting the strip (5a, 9) above is constituted by the edge of the skirt (5) or of the aforementioned collar (8)

7.- Device for implementing the method according to claim 1, with elements according to any one of claims 2 to 6, characterized in that it comprises a knife (10), a means of propelling the knife (10 ), towards the aforementioned housing and means (12, 13) for the positioning of the knife relative to said edge (4b, 7b)

8.- Device according to claim 7, characterized in that said means (12, 13) comprise a template (12) located on one side of the knife (10) to cooperate with the portion of the notch (4.7 ) aforesaid discovered by one of the machining operations (5c, 8a) limiting the aforementioned strip (5a, 9).

90- Device according to claim 80 characterized in that said means (12, 13) comprise a stop (13) extending from the other part of the knife (10) which cooperates with one of the edges of the strip (5a , 9) to be sheared to laterally center the knife (10) relative to this strip (5a, 9),