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L'invention concerne un joint fileté du type /22.11.55 à -emboîtement conique. Le brevetbelge n 542.989 du donne la description d'un joint fileté du type à emboîte*, ment conique, caractérisé en ce qu'un des filetages ou les deux à l'état non chargé ont une forme qui diffère de celle d'un filetage conique normal (étant entendu que les deux filetages ne diffèrent pas de la même manière),de sorte que lorsque l'élément mâle a été vissé à la main dans Isolément femelle, les flancs intérieurs extrêmes du file- tage de l'élément femelle viennent en contact avec les flancs extérieurs extrêmes du filetage de l'élément mâle et les autres flancs ne viennent pas en contact et une fois que l'élément femelle a été vissé à fond autour de l'élément mâle, mais sans déformation plastique,
les flanc; intérieurs du filetage de l'élément femelle et les flancs extérieurs du filetage de l'élément mâle supportent une charge plus forte que les autres flancs.
L'expression "flancs extérieurs (flancs inté- rieurs)" du filetage désigne les flancs qui s'éloignent (se rapprochent) du milieu du filetage et l'expression "filetage conique normal" désigne un filetage dont la co- nicité et le pas sont les mêmes sur toute la longueur.
L'expression "filetage" ne désigne que la portion/ des file- tages qui sont en prise dans le joint....
Ce joint présente des avantages par rapport aux joints filetés connus A.P.I. (American Petroleum
Institute) pour outils, étant donné qu'il peut supporter des charges plus fortes et est plus susceptible de résister à divers efforts de flexion du fait que la charge y est pipes uniformément répartie, qu'il ne se produit pas d'effet de coincement à la base des filets et que la portion file- tée de l'élément mâle subit un,effort de compression. Or , 'invention est basée sur le fait que lorsqu'on n'a pas à @
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tenir compte d'efforts de flexion variables, considérables l'élément mâle peut aussi subir des efforts de tension.
Suivant l'invention, un des filetages au moins à l'état non chargé, (c'est-à-dire avant que l'élément mâle soit vissé à fond dans l'élément femelle) a donc une forme qui diffère de cellé d'un filetage conique normal (étant en- tendu que les deux filetages ne diffèrent pas de la même manière), de sorte qu'une fois l'élément mâle vissé à la main dans l'élément femelle, les flancs extérieurs extrê- mes du filetage de l'élément femelle sont en contact avec les flancs intérieurs extrêmes du filetage de l'élément mâle et les autres flancs ne sont pas en contact et une fois l'élément femelle vissé à fond sur l'élément mâle, mais sans déformation plastique,
les flancs extérieurs du filetage de l'élément femelle et les flancs intérieurs de celui de l'élément mâle supportent une charge plus forte que les autres flancs. En ce qui concerne la fabrication, il convient de former sur l'élément mâle ou sur l'élément femelle un filetage conique normal, quoique cette conditins ne soit pas indispensable. Les filetages des éléments mâle et femelle doivent comporter certaines différences à l'état non chargé, en ce qui concerne le résultat il est sans importance que ces différences soient obtenues en don- nant au filetage de l'élément mâle, à celui de ltélément @ femelle ou aux deux des formes différentes de celles du filetage conique normal.
La nature des écarts (à l'état non chargé est semblable à celle des écarts décrits dans le brebet belge /sous le n 435 @ n 542,989 et de la demande de brevet déposée le 29,10,56 La position est simplement renversée dans le joint de l'in- vention du fait que l'élément mâle subit un effort de ten- sion et l'élément femelle un effort de compression.
On peut ainsi obtenir une variation de pas lo-
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cale au moins dans un des filetages au voisinage du mi- lieu, ou bien le pas des filets à l'extrémité de petite section de l'élément mâle et de la portion correspondante de l'élément femelle peut être plus grand que celui des filets à l'extrémité de grande section de l'élément mâle et dé la portion-correspondante de l'élément femelle; si o .le-pas des portions en prise des filetages des éléments mâles et femelle est le même, la conicité de l'extrémité de,grande section de l'élément mâle doit être plus grande et celle de l'extrémité de petite section plus petite que celle de l'élément femelle.
Le pas des-filetages des éléments mâles et femelles peut être constant, celui de l'élément mâle étant un plus petit que celui de l'élément femelle. Dans ce 'cas, la conicité de l'élément mâle à l'extrémité de grande section doit être plus petite et celle de l'extrémité de petite section, plus grande que la conicité de l'élément femelle.
En outre, il peut exister à l'état non chargé entre les'filetages des éléments mâle et femelle, une dif- férence de pas qui diminue du milieu aux extrémités des filetages, tandis qu'au milieu du filetage, le pas de ce- lui de.-l'élément femelle est plus grand que celui de 1 télé., ment mâle. De préférence, l'élément mâle comporte unfi- letage conique normal et la variation de la différence de'' pas est continue.
L'invention est décrite en détail ci-après, avec lë dessiri schématique ci-joint à l'appui, sur lequel: - la figure 1 est une coupe transversale d'un ! joint 'de deux éléments, vissés à fond l'un sur l'autre, et - les figures 2 et 3 représentent deux formes de réalisation différentes d'une coupe transversale d'une portion d'un joint suivant l'invention, dont les éléments
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sont vissés à la main l'un sur l'autre.
La figure 1 représente un joint vissé à fond, par exemple entre deux tiges-masse 1 et 3 au-oessous des- quels est installée une turbine de forage qui commande directement le trépan. (Les tiges-m&sse des installations de forage rotatives actionnées à la surface du sol subis- sent divers efforts de flexion et il est préférable de choisir un joint tel qu'il est décrit dans le brevet pré- cité n 542.989.
La tige-masse 1 comporte un élément mâle 2, Tissé à fond dans un élément femelle 4 de la tige-masse
3 la tige-masse 1 comporte un épaulement 5 et exerce un effect L sur un épaulement 6 de l'élément femelle 4. L'été ment mâle à comporte un filetage 7 en prise avec un file- tage 8 de Isolément femelle 4. L'axe longitudinal des collies de forage est désigné par 9; les flancs inté rieurs du filetage 7 sont en contact avec les flancs exté- rieurs du filetage 8 et supportent une charge spécifique x Une fente hélicoïdale subsiste entre les autres flancs non chargés. Des forces extérieures, non indiquées, peu- vent aussi s'exercer sur le joint* Les forces K et L sont des forces intérieures.
Les forces extérieures sont supposées données, tandis que les forces intérieures peuvent être choisies en tenant- compte des efforts acceptables. Le joint étant dans l'état représenté sur la figure 1, les composantes axiales des efforts intérieurs ont pour effet d'allonger . l'élément mâle 2 et de raccourcir l'élément femelle 4, par rapport à l'état non chargé. Les extrémités de l'élément femelle.4 se sont rapprochées du milieu M et celles de l'élément mâle 2 s'en sont éloignées. De plus, les compo- santes radiales des forces, intérieures provoquent aussi des déformations. Les déformations et déplacements rela
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tifs peuvent être calculés et à cet effet les propriétés du matériau doivent être connues.
Lorsqu'on visse à la main les éléments mâle et femelleles flancs extérieurs chargés, figures 2 et 3, viennent en contact théoriquement linéaire aux points A et B à chaque extrémité ,tandis qu'une fente reste ouverte entre les autres flancs chargés ou.non chargés (les flancs chargés sont les flancs inté- rieurs du filetage de l'élément mâle et les flancs exté- rieurs du filetage de l'élément femelle, et les flancs non chargés sont les autres).
Or, la largeur axiale de la fente entre les flancs, chargés doit correspondre sensible- ment en chaque point à la totalité de l'augmentation de longueur calculée de l'élément male entre le point corres- ' pondant et l'extrémité du filetage de l'élément mâle et de la diminution de longueur calculée de l'élément femelle entre les points correspondants et l'extrémité du filetage de l'élément femelle. (Dans ce cas, l'extrémité doit être celle'qui se trouve du même côté du milieu M que le point correspondant). La largeur des fentes dépend aussi des composantes radiales des fentes intérieures.
Le filetage 7 de l'élément mâle 2 de la figure
2 est un filetage conique normal. Les lignes 10 et 11 qui, en coupe, passent respectivement par les sommets et les bases des filetages, sont des lignes droites et parais lèles entre elles. Les largeurs des fentes al, a2 a , a. a5 et a6 calculées sont indiquées sur la figure à partir du filetage 7, et la position des flancs extérieurs du fi- letage'8 de l'élément femelle 4 est ainsi déterminée.
(bur la figure 2, ces flancs extérieurs sont indiqués en traits pleins). On dispose d'une certaine latitude dans le choix de la position des flancs intérieurs du filetage
8 de l'élément femelle 4 (ces flancs sont indiqués en poin- tillé sur la figure 2). Suivant la figure 2 la ligne 12
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qui, en coupe, passe par la base des filets du filetage 8 est une ligne droite, parallèle aux lignes 10 et 11, tan- disque la distance entre le point P et la ligne 12 est plus grande que la distance entre les lignes 10 et 11. La ligne 13 qui, en coupe, passe par les sommets des filets du filetage 8, est par suite plus éloignée de la ligne 12 au.milieu M qu'aux extrémités. Le pas du filetage 8 est donc plus grand au milieu M qu'aux extrémités.
Le pas du filetage 8 varie progressivement et la variation de la différence de pas entre les filetages des éléments mâle et femelle est également progressive. Le pas des fileta- ges 7 et 8 est sensiblement le même aux extrémités des filetages, c'est-à-dire aux points A et B.
Ainsi qu'il a déjà été dit, on peut aussi choisir une autre position des flancs intérieurs du file- tage 8. Par exemple, la ligne 12 peut avoir une forme irrégulière. -De plus, on peut tracer les lignes 12 et 13 de façon que le pas du filetage 8 soit constant et plus grand que celuidu filetage 7 ou que le pas du filetage 8 soit constant, mais comporte une variation locale au mi- lieu. Ces dernières solutions possibles sont représentées sur la figure 3 sur laquelle l'élément femelle 4 comporte cependant un filetage conique normal 8 (lignes droites 12 et 13), tandis que le filetage de l'élément mâle comporte des écarts.
Les flancs chargés du filetage de l'élément mâle 2 sont 'indiqués sur la figure à partir des fentes des flancs a1a2 a3 a4 a5 et 4. Deux solutions sont pos- sibles"pour lés flancs non chargés (les flancs extérieurs), de sorte qu'on peut voir sur la figure 3 deux filetages différents 7', et 7" de l'élément mâle 2. Les flancs ex- térieurs du filetage 7 sont représentés en pointillé et ceux du filetage 7" en traits mixtes. Le pas du filetage 7' est constant et plus petit que celui du- filetage 8 de
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l'élément femelle.
Les lignes 10' et 11 qui, en coupe, passent respectivement par les sommets et les bases des filets du filetage 7', sont légèrement convexes vers la droite, c'est-à-dire que la conicité du filetage 'l'est plus petite à l'extrémité de grande section de l'élément mâle.2 et plus grande à l'extrémité de petite section de l'élément mâle que la conicité de l'élément femelle 4
Le pas du filetage 7" est constant et aussi grand que celui du filetage 8 de l'élément femelle 4, mais comporte au milieu M une variation locale qui consiste en une seule rainure à pas plus petit.
Les lignes 10 et 11 qui, en coupe, passent respectivement par les sommets et les bases des filets du filetage 7 ont une forme courbe, = de sorte que la conicité du filetage 7à l'extrémité de grande section de l'élément mâle 2 est plus forte et à l'extrémité de petite section plus faible que la conicité de l'élément femelle 4.
Il est évident que les écarts sont fortement exagérés sur les figures. De plus, l'aplatissement des sommets et des bases des filets n'est pas indiqué sur les figures 2 et 3 Ces aplatissements, indiqués sur la figu- re 1, servent à empêcher la rupture à la base des filets.
La portion aplatie 14, entre l'épaulement 5 et le fileta- ge 7,' sert aussi à empêcher la rupture. La portion apla- tie 15 à la tête de l'élément mâle 2 et la portion aplatie
16, à la tête de l'élément femelle 4, renforcent ces élé- ments respcetivement à leurs extrémités de petite section.
Les fentes entre les flancs non chargés, figu- re 1, peuvent aussi être représentées fermées, étant donné que ces flancs n'exercent aucun effort l'un sur l'autre ou seulement des efforts faibles par rapport aux forces
K. On peut calculer ensuite la largeur prise par les fen tes entre les flancs non chargés lorsqu'on visse à la main
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]Les éléments mâle et femelle. On détermine ainsi, non seulement les fentes axiales entre les flancs chargés,mais encore les fentes entre les flancs non chargés. On peut construire de cette manière un joint étanche, mais les écarts des filetages deviennent ainsi plus compliqués.
Il a'été question dans ce qui précède du mi- lieu M. Ce milieu doit être considéré comme le point où les flancs intérieurs et extérieurs viennent se confondre (ce qui résulte de la définition des flancs intérieurs et extérieurs), c'est-à-dire le point où les efforts de compression ou de tension sont maximum. Il résulte de l'équilibre des composantes axiales des diverses forces que le'milieu M ne doit pas coïncider en général avec le véritable milieu m des filetages. Par suite, sur la figurr
1, en raison de la force L des épaulements, le milieu M se trouve entre le véritable milieu m et l'extrémité de grande section de l'élément mâle.
La fabrication du filetage de l'élément mâle et/ou de l'élément femelle d'un joint suivant l'invention donne lieu à des difficultés plus grandes qu'un filetage normal. Mais on remédie à ces difficultés au moyen d'ac- cessoires spéciaux du tour à fileter servant à tailler les filetages. Par exemple, on peut obtenir les écarts voulus de la conicité au moyen d'un outil de tournage conique com- portant les écarts qu'on désire. On peut obtenir une fai- ble différence constante entre les pas des deux filetages au moyen de roues de changement de vitesse appropriées (Par exemple,'en choisissant pour un des filetages une roue à 400 dents, et pour l'autre une roue à 401 dents).
Pour obtenir les variations de pas qu'on désire dans un filetage à tailler, on peut imprimer à l'écrou de la vis- mère accouplé au porte-outil et dont le mouvement est pro- voqué par la vis-mère, au lieu d'un simple mouvement de
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translation, un mouvement de rotation (en supplément)par rapport à l'axe de la vis-mère, au moyen d'un gabarit qui guide ce mouvement de rotation, puisqu'en faisant tourner l'écrou de la vis-mère dans le même sens que cette vis, , on fait diminuer le pas et, en le faisant tourner dans l'autre sens, on'fait augmenter le pas.
REVENDICATIONS
Joint fileté du type à emboîtement conique, caractérisé en ce qu'un des filetages au moins, à l'état non chargé, a une forme qui diffère descelle d'un filetage conique normal (étant entendu que les deux filetages ne diffèrent pas de la même manière), de sorte-que, lorsque l'élément mâle a été vissé à la main dans l'élément femel- le, les flancs extérieurs extrêmes du filetage de l'élé- ment femelle viennent en contact avec les flancs intérieurs extrêmes du filetage de l'élément mâle et les autres flancs ne viennent pas en contact et une fois que l'élément femel- le a été visse à fond autour de l'élément mâle, mais sans déformation plastique,
les flancs extérieurs du filetage de l'élément femelle et les flancs intérieurs du filetage de l'élément mâle supportent une charge plus forte que les autres flancs.
Ce joint est encore caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : ..
1) l'élément mâle ou l'élément femelle comportent un filetage'conique normal.
2) Il existe, lorsque le joint n'est pas chargé, entre le filetage de l'élément mâle et celui de l'élément femelle, une différence entre leurs pas qui diminue à par- tir du milieu du filetage vers ses deux extrémités, tandis qu'au milieu du filetage le pas du filetage de l'élément femelle est plus grand que celui de l'élément mâle.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.