FR2561723A1 - Vanne de selection et systeme de commande d'elements actionnes par fluide tels que des vannes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE COMMANDE A FLUIDE ET UNE VANNE DE SELECTION DESTINEE A ETRE UTILISEE DANS CE SYSTEME POUR LA COMMANDE DE PLUSIEURS ELEMENTS ACTIONNES PAR FLUIDE. LES ELEMENTS ACTIONNES PAR FLUIDE 12A, 12D SONT COMMANDES A PARTIR D'UNE STATION 52 DE PILOTAGE ELOIGNEE DE CES ELEMENTS. DES INSTRUCTIONS, CONCERNANT LES ELEMENTS A COMMANDER, SONT TRANSMISES SOUS FORME DE SIGNAUX CODES DU POSTE DE PILOTAGE A LA VANNE 24 DE SELECTION QUI EST PROCHE DES ELEMENTS. LE SIGNAL CODE EST TRANSMIS SOUS FORME BINAIRE PAR PLUSIEURS CONDUITES 32A, 32C D'ENTREE DE CODE. CHAQUE ELEMENT EST REPRESENTE PAR UN CODE BINAIRE CORRESPONDANT. DOMAINE D'APPLICATION : COMMANDE A DISTANCE DE VANNES DE PUITS SOUS-MARINS DE PETROLE ET DE GAZ, ETC.

Description

L'invention concerne d'une façon générale

des systèmes de commande d'éléments hydrauliques et pneu-

matiques. L'invention concerne plus particulièrement des systèmes de commande hydrauliques destines à commander le fonctionnement de plusieurs vannes, par exemple dans

un ou plusieurs puits sous-marins de pétrole et de gaz.

Certains des problèmes les plus importants rencontrés dans les circuits et systèmes hydrauliques et pneumatiques de commande et de puissance concernent la transmission de signaux fluides de commande et de puissance

fluide sur des distances importantes. Ceci est dû princi-

palement à deux limitations propres à de tels systèmes par rapport aux systèmes électriques de commande et de puissance: la vitesse de transmission de signal fluide est relativement faible et l'aire de la section du conduit ou du passage qui transmet le signal fluide ou fluide de travail est relativement grande. Ces deux facteurs sont en concurrence: la vitesse à laquelle un conduit peut transmettre des signaux de puissance et de commande augmente

lorsque l'aire de la section augmente également.

Ces contraintes ne sont pas importantes dans

de nombreuses applications courantes des systèmes hydrau-

liques et pneumatiques de commande et de puissance, tels que ceux équipant un engin de terrassement o les distances de transmission par fluide sont faibles et les limitations

de dimensions et de poids ne sont pas un critère important.

Cependant, il existe de nombreuses applications dans lesquelles ces deux limitations des systèmes de commande et

de puissance à fluide imposent des inconvénients écono-

miques et techniques importants. Les problèmes peut-être les plus difficiles à résoudre dans ce domaine sont présentés par des circuits hydrauliques de commande pour vannes de commande sous-marines et d'autres équipements

situés à des distances relativement grandes d'une instal-

lation de surface à partir de laquelle les vannes sont ccmmandées. Dans des puits marins de pétrole et de gaz, il est courant de placer les diverses vannes de commande nécessaires à chaque puits dans une tête de production sous-marine disposée sur le fond de la mer. Il est nécessaire de prévoir une commande de ces vannes à partir d'un emplacement de surface, tel qu'une plate-forme de production en mer. Il est apparu que les systèmes hydrauliques de

commande sont bien adaptés à cette fonction.

Les systèmes hydrauliques de commande

actuels pour puits sous-marins tombent dans deux caté-

gories fondamentales, à savoir des systèmes à action directe et des systèmes à action indirecte. Dans les

systèmes à action directe, une conduite hydraulique indé-

pendante de commande est associée à chaque actionneur hydraulique. L'application d'une pression hydraulique à une conduite de commande choisie est destinée à faire fonctionner l'actionneur correspondant. Dans les systèmes à action directe les plus fondamentaux, une conduite de commande est raccordée directement à l'actionneur de vanne, le fluide hydraulique présent dans la conduite de commande

servant de fluide de travail pour manoeuvrer la vanne sous-

marine. Selon un perfectionnement apporté au système à action directe, chaque conduite de commande manoeuvre une vanne pilote. L'actionnement de la vanne pilote a pour effet de raccorder l'actionneur de vanne à une source indépendante de fluide de travail sous pression qui manoeuvre l'actionneur de vanne. Bien qu'ils soient simples et fiables, les systèmes hydrauliques de commande à action directe ont pour inconvénient de nécessiter une conduite de commande indépendante s'étendant de la surface de l'océan jusqu'au puits immergé pour chaque vanne de commande. Dans le cas o le nombre de puits est important, il faut un grand nombre de conduites de commande, ce qui donne à l'ombilical de commande un grand diamètre. Le cct d'un ombilical possédant un grand nombre de conduites individuelles de commande peut être important. En outre, l'utilisation d'un ombilical

de diamètre relativement grand pose des problèmes parti--

culièrement difficiles dans les puits situés en eaux profondes en raison de la charge élevée imposée à l'ombilical, par rapport à celle d'un ombilical de faible diamètre, pendant l'installation. De plus, la mise en place de moyens destinés à résister à l'attrait exercé sur l'ombilical de diamètre relativement grand par les courants et les vagues peut poser de graves problèmes techniques. En outre, lessystèmEs à action directe sont souvent inadaptés, du point- de vue économique, à des puits satellites situés à une grande distance de la

plate-forme marine à partir de laquelle ils sont commandés.

Non seulement la grande longueur de l'ombilical impose un coûit élevé, mais l'ancrage de l'ombilical de grand diamètre, afin de l'emp&cher de se déplacer sous l'effet

des courants, peut aussi accroître notablement le coût.

Dans le système hydraulique de commande à action indirecte, une ou plusieurs conduites hydrauliques de commande sont utilisées pour transmettre des signaux codés à la tête de puits. En général, ces conduites de commande servent uniquement à transmettre des signaux et non à transmettre un fluide de travail pour la manoeuvre des vannes sousmarines. Le signal codé transmis par les conduites de commande est reçu par une vanne sous-marine de distribution ou de commutation. La vanne de distribution s'adresse à la vanne sous-marine correspondant au signal transmis par les conduites de commande. L'utilisation de signaux codés évite la nécessité d'une conduite de commande propre à chaque vanne. Ceci entraîne une diminution, par rapport aux systèmes à action directes du nombre de conduites hydrauliques s'étendant de la

surface jusqu'au puits sous-marin.

La commande séquencée par pression est l'un des types les plus courants des systèmes de commande à action indirecte. Les systèmes à action indirecte utilisent un certain nombre de vannes pilotes conçues chacune pour

travailler dans une plage établie de niveaux de pression.

Ces vannes pilotes sont raccordées en parallèle sur une conduite unique de commande. Par application d'un niveau de pression choisi à la conduite de commande, toutes les vannes pilotes qui sont réglées pour travailler à cette pression se déclenchent. Pour assurer la précision du fonctionnement de tels systèmes, les points de réglage

des vannes pilotes doivent être espacés d'environ 2,8 MPa.

Ceci limite le nombre de fonctions pouvant être commandées par une conduite quelconque de commande. Des détails d'une forme de réalisation d'un système de commande séquencé par pression sont donnés dans le brevet des

Etats-Unis d'Amérique ne 3 993 100.

Un second type de système hydraulique de commande à action indirecte qui a été utilisé dans la commande de puits sous-marins est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 356 841. Par ce système, une conduite de commande s'étend d'une station de commande située en surface jusqu'à une vanne sous-marine de commutation ou de distribution. La vanne de distribution est conçue pour prendre plusieurs positions,dans chacune :desquelles elle raccorde l'une, correspondante, de plusieurs vannes pilotes à une source de fluide sous pression. La vanne de distribution, dans son fonctionnement, passe par une suite de positions en recevant des inmulsions de pression par la conduite de commande. En appliquant un nombre choisi d'impulsions successives à la conduite de commande, on manoeuvre un actionneur de vanne correspondant. Un inconvénient de ce système est que, lorsque la longueur de la conduite de commande est grande, comme c'est souvent

le cas dans des applications sous-marines, il faut respec-

ter un temps important après chaque impulsion pour s'assurer que les impulsions individuelles restent physiquement distinctes les unes des autres en arrivant à la vanne de distribution. Ceci peut imposer des retards notables dans la manoeuvre des vannes sous-marines. Ce système a pour autre inconvénient de nécessiter une manoeuvre des vannes sousmarines suivant une séquence établie. Il serait avantageux de disposer d'un système de commande pour puits sous-marins et autres équipements exigeant la commande d'éléments multiples, actionnés par fluide, à partir d'un emplacement éloigné, qui ne demande qu'un nombre relativement petit de conduites de commande,qui permette aux éléments actionnés par fluide d'être manoeuvrés suivant toutes séquences souhaitées et qui ne dépende pas de l'utilisation de signaux de

codes séquences.

L'invention a pour objet une vanne de

sélection qui est utile à la commande d'un système compor-

tant un certain nombre d'éléments à actionnement hydrau-

lique ou pneumatique. La vanne de sélection présente un orifice à pression d'entrée et plusieurs orifices à pression de sortie. L'orifice à pression d'entrée est destiné à recevoir un fluide de commande sous pression. Les éléments à actionnement hydraulique ou pneumatique sont commandés en recevant un fluide sous pression par une conduite de commande associée à chacun de ces éléments. Chaque conduite de commande est alimentée sélectivement en fluide de commande sous pression à partir de l'un, correspondant, des orifices de sortie de pression. La vanne de sélection

comprend également plusieurs orifices d'entrée de code.

Chacun de ces orifices d'entrée de code reçoit un signal

de pression de fluide d'un niveau haut ou d'un niveau bas.

La combinaison statique des signaux de pression de fluide appliques à chaque orifice d'entrée de code, à un instant donné, établit un code de sélection binaire. Chaque code de sélection binaire sert à désigner un ou plusieurs des orifices de sortie de pression. En réponse à la réception d'un code de sélection donné, la vanne de sélection établit une communication de fluide entre l'orifice d'entrée de pression et un ou plusieurs des orifices de sortie de pression désignés par le code de sélection applique. De nombreux avantages de la présente invention proviennent de l'utilisation d'un code de sélection binaire dans lequel les bits individuels constituant le code sélection sont transmis simultanément, chacun par un conduit de fluide séparé. Un grand nombre d'éléments actionnés par fluide peuvent être adressés par un nombre

relativement petit de conduits de transmission de code.

En outre, du fait que les divers bits du code sont transmis simultanément, la commande est réalisée rapidement par rapport à d'autres types de systèmes de commande par fluide à action indirecte. En outre, la présente invention n'exige pas l'adressage des éléments actionnés par fluide

suivant une séquence quelconque souhaitée.

D'autres avantages ressortiront de la lecture

de la description détaillée qui suit en regard des dessins

annexes à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'une forme de réalisation fondamentale de la présente invention, conçue pour commander quatre vannes dans un seul puits; - la figure 2 est un schéma d'une forme de réalisation quelque peu plus sophistiquée de la présente invention, dans laquelle des vannes multiples de plusieurs puits peuvent être commandées individuellement; la figure 3 est une élévation de la vanne de sélection dont une partie du corps de la botte de transmission est représentée avec arrachement afin de faire apparaître des détails de l'ensemble à engrenage et broche de la vanne de sélection;

la figure 4 est une vue de dessus de l'action-

neur linéaire et de la boite de transmission, les corps de ces éléments étant représentés en coupe suivant un plan horizontal bisecteur de l'actionneur afin de montrer les organes intérieurs; - la figure 5 est une élévation à échelle agrandie du chapeau d'extrémité de l'actionneur; - la figure 6 est une élévation à échelle agrandie du premier piston de l'actionneur; - la figure 7 est une vue de dessus avec arrachement partiel, correspondant aux figures 5 et 6, montrant le chapeau d'extrémité et le premier piston de l'actionneur dans un état assemblé, totalement rétracté; et - la figure 8 est une élévation, avec coupe axiale partielle, d'une vanne à positions multiples

convenant à une utilisation dans la présente invention.

La figure 1 représente schématiquement une forme de réalisation quelque peu simplifiée de la présente invention. Le système 10 de commande codée de la présente invention pilote plusieurs éléments 12a-12d actionnés par fluide. Comme montré sur la figure 1, les éléments 12a-12d actionnés par fluide sont des cylindres hydrauliques à simple effet, rappel par ressort, tels que ceux pouvant être utilisés comme actionneurs pour la commande des

diverses vannes 13a-13d d'un puits de pétrole sous-marin.

Cependant, il est évident à l'homme de l'art que la présente invention convient à une large gamme d'applications dans le domaine de la commande hydraulique et pneumatique et qu'elle n'est pas limitée uniquement à une utilisation dans des opérations de production de pétrole et de gaz. Dans la

mesure o la description suivante a trait à la commande

d'un équipement de puits sous-marins, cette application

n'est indiquée qu'à titre illustratif et non limitatif.

En outre, bien que la présente invention puisse s'appliquer aussi bien à des systèmes pneumatiques qu'à des systèmes

hydrauliques, pour plus de clarté, la description suivante

portera sur un système ou circuit hydraulique.

Le système 10 de commande comprend quatre vannes pilotées 14a-14d de commande correspondant chacune à l'un des éléments actionnés par fluide 12a-12d. Les vannes

pilotées 14a-14d de ommande sont. de préférence des vannes de verrouil-

lage. Par coEskcernt, à la suite del'actionnement de l'une des vannes de commande 14a-14d par l'application d'un signal pilote, l'un, correspondant, des éléments actionnés par fluide 12a-12d est maintenu dans l'état choisi sans qu'il soit nécessaire de maintenir le signal pilote. L'état de

l'élément correspondant 12a-12d peut être modifié unique-

ment par l'application du signal pilote opposé. Ceci est particulièrement avantageux dans la commande d'un puits o l'état de certaines vannes de commande, par exemple la vanne de sûreté sous-marine commandée depuis la surface, peut rester inchangé pendant des périodes prolongées. Une source 16 de fluide hydraulique sous pression est raccordée par une conduite 18 d'alimentation à chacune des vannes de commande pilotées 14a-14d. De façon similaire, une conduite 20 de retour relie le retour hydraulique de chacune des vannes de commande pilotées 14a-14d à un réservoir 22 de retour de fluide. Sur les

figures 1 et 2, toutes les conduites de retour hydrau-

lique sont représentées en trait pointillé. Un accumu-

lateur 21 d'alimentation et un accumulateur-tampon 23

sont prévus respectivement pour les conduites d'alimen-

tation et de retour 18 et 20.

Le fonctionnement des vannes de commande 14a-14d est commandé par une vanne 24 de sélection. Cette vanne 24 présente huit orifices de sortie 26a-26h groupés en quatre paires. Chacune de ces paires assume les deux fonctions de commande, par l'intermédiaire de conduits de commande correspondants 27a-27h, de l'une, correspondante,

des vannes de commande 14a-14d. La pression d'entrée prove-

nant de la source de pression hydraulique 16 est reçue par la vanne 24 de sélection à un orifice 28 d'une tubulure d'entrée de pression. La vanne 24 de sélection présente également plusieurs orifices 30a-30c d'entrée de code. Ces orifices 30a-30c reçoivent le signal hydraulique ("code de sélection") utilisé pour commander la vanne 24 de sélection. En réponse à la réception d'un code de sélection, la vanne 24 se règle d'elle-même afin de placer le ou les orifices de sortie, désignés par le code de sélection applique, en communication de fluide avec l'orifice 28

d'entrée de pression.

Dans la forme préférée de réalisation, un signal binaire est appliqué aux orifices 30a-30c d'entrée de code par l'intermédiaire de conduites 32a32c d'entrée de code. Chaque élément binaire (bit) du code de sélection est appliqué à un orifice correspondant (30a-30c) d'entrée de code. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 1, un code de sélection binaire à trois bits est utilisé et, par conséquent, seuls trois orifices 30a-30c d'entrée de code sont prévus. Cependant, ainsi qu'il apparaîtra ci-après, dans d'autres applications, un nombre plus grand ou plus faible d'orifices d'entrée de code peut

être nécessaire.

Le code binaire de sélection est basé sur deux états de pression, un état de pression relativement basse et un état de pression relativement haute. Dans la forme préférée de réalisation de la vanne 24 de sélection il existe une différence de 0,5 MPa entre les signaux de basse pression et de haute pression et le signal de basse pression est maintenu approximativement égal à la pression sous-marine ambiante du puits. Dans certaines applications, telles que les formes de réalisation dans lesquelles il est important de minimiser la formation des bulles dans le fluide de commande, il peut être souhaitable de donner au signal de basse pression une pression notablement sup&ieure à la pression ambiante. Par conséquent, il est donc évident

que dans la présente description du système 10 de commande

codée, les expressions "basse pression" et "haute pression" doivent être interprétées l'une par rapport à l'autre et non de façon absolue. Par exemple, les états de basse pression et de haute pression de certaines formes de réalisation peuvent être respectivement de 10 MPa et

13 MPa.

Dans la présente invention, le code de sélec-

tion est un signal binaire transmis par la pression du fluide dans les conduites de 32a-32c d'entrée de code. Un signal de pression relativement élevé représente l'un des deux éléments binaires (bits), tandis que le signal de basse pression représente l'autre des bits. Par exemple, si le signalde basse pression est établi à 1 MPa et que le signal de haute pression est établi à 4 MPa, des signaux de 4 MPa, 1 MPa, 1 MPa dans les conduites 32c à 32a correspondent à un code binaire de 1-0-0 (ainsi qu'il apparaîtra plus clairement ci-après, la conduite 32a transmet le bit de poids faible). Chacune des huit permutations possibles du code de sélection à trois bits correspond à l'un, particulier, des huit orifices de sortie 26a à 26h. La vanne 24 de sélection comprend des moyens, décrits ci-dessous en regard des figures 3 à 8, destines à établir une communication de fluide entre l'orifice 28 d'entrée de pression et un ou plusieurs des orifices 26a à 26h de sortie de pression, correspondant au code de sélection applique. D'autres détails de la réalisation et du fonctionnement de la vanne 24

de sélection sont donnés ci-après dans cette description.

L'utilisation de trajet de signaux parallèles et séparés pour la tranmission des bits individuels du code de sélection présente de nombreux avantages. Ce procédé permet une commande rapide des vannes sous- marines 13a - 13d, en comparaison avec la transmission de bits en série telle il qu'elle serait nécessaire si un seul conduit de transmission de code était utilisé. Ceci est particulièrement important dans la commande de puits satellites o les distances de

transmission des signaux peuvent être de plusieurs kilo-

mètres. En outre, l'utilisation d'un conduit séparé pour chaque bit du code de sélection simplifie le contrôle du code de sélection appliqué. Il suffit de contrôler la pression instantanée de chaque conduite d'entrée de code pour connattre le code de sélection appliqué et, donc, la position de la vanne 24 de sélection. Ce contrôle peut être effectué à l'aide de manomètres ou de transducteurs (non représentés) places dans les conduites 32a - 32c d'entrée de code, à proximité du lieu de la surface o le code de sélection est produit. Ceci évite d'avoir à procéder à un contrôle sous-marin de la vanne de distribution, comme

cela est nécessaire dans certains systèmes de l'art antérieur.

L'application d'une pression hydraulique à l'orifice 28 d'entrée de pression est commandée par une vanne 36 de validation, montée dans une conduite hydraulique 36 reliant l'orifice 28 d'entrée de pression à la conduite 18 d'alimentation sous pression. La vanne 36 de validation est avantageusement une vanne de commande

à simple effet, non verrouillable, à rappel par ressort.

Lorsqu'elle est actionnée par l'application d'une pression par l'intermédiaire d'une conduite 40 de commande, la vanne 36 de validation place l'orifice 28 d'entrée de pression de la vanne de sélection en communication de

fluide avec la source 16 de fluide hydraulique sous pression.

Ainsi, à la suite de l'actionexnt de la vanne 36 de vali-

dation, une pression hydraulique est appliquée à celui qui, des orifices 26a - 26h de sortie de la vanne de commande, correspond au code de sélection existant. Ceci sert à

actionner l'une, appropriée, des vannes de commande 14a-

14d, assumant ainsi la fonction de vanne de commande choisie par l'application du code de sélection. Lorsque la pression du fluide est supprimée de la conduite 40 de de commande de la vanne de validation, cette vanne 36 de validation prend son état non actionné. Dans l'état non actionné, l'orifice 28 d'entrée de pression de la vanne de sélection est ventilé vers a conduite 20 de retour. L'application

d'une pression à la conduite 40 de commande de la vali-

dation est commandée par une commande 42 de validation qui peut être une vanne montée dans une conduite hydraulique reliant l'alimentation 16 en pression hydraulique à la

conduite 40 de commande de la vanne de validation.

Des moyens 44 sont prévus pour appliquer le

code de sélection aux conduites 32a - 32c d'entrée de code.

Les moyens 44 d'application du code de sélection comprennent un codeur binaire hydraulique 46 qui est alimenté en fluide

sous pression par la source 16 de fluide sous pression.

Le codeur binaire 46 applique un fluide hydraulique sous pression à certaines, appropriées, des conduites 32a-32c d'entrée de code afin d'établir le code de sélection souhaité. Dans la forme préférée de réalisation, dans laquelle le signal de pression "basse" est à peui près égal à la pression ambiante, le codeur binaire 46 peut être tout simplement un jeu de vannes commandé manuellement. Chacune de ces vannes à commande manuelle correspond à l'une des conduites 32a - 32c d'entrée de code et reçoit en entrée une alimentation en fluide sous pression provenant de la source 16. Pour actionner l'un, choisi, des éléments 14 actionnés par fluide, l'opérateur règle manuellement chacune des vannes du codeur binaire 46 dans la position appropriée "marche" ou "arrêt" afin de transmettre le code de sélection correspondant à la fonction souhaitée du système

de commande codée.

En variante, le codeur binaire 46 peut être commandé par une commande indépendante 48 d'entrée de sélection. La commande 48 d'entrée de sélection comprend un clavier, un cadran rotatif ou tout autre moyen de réception d'une information introduite par un opérateur concernant la fonction de commande souhaitée. La commande 48 d'entrée de sélection commande les vannes du codeur binaire 46, les plaçant dans la position marche-arrêt nécessaire pour établir le code de sélection correspondant à la fonction de commande souhaitée. La commande du codeur binaire 46 par la commande 48 d'entrée de sélection peut être réalisée de nombreuses manières bien connues

du spécialiste du domaine des commandes hydrauliques.

Pour faire fonctionner le système 10 de commande, on règle le codeur binaire 46 afin qu'il applique aux conduites 32a - 32c d'entrée de code le code de sélection qui correspond à la fonction souhaitée

de l'un, choisi, des éléments 12a - 12d actionnés par fluide.

Ceci a pour effet de placer l'orifice 28 d'entrée de la vanne 24 de sélection en communication avec l'un des orifices de sortie 26a - 26h de cette même vanne, l'orifice correspondant à la fonction souhaitée. Apres que la vanne 24 de sélection a établi le trajet de communication de fluide, correspondant au code de sélection appliqué, entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, la commande 42 de validation est actionnée. Elle ouvre la vanne 36 de validation, provoquant l'application de fluide hydraulique sous pression à l'orifice 28 d'entrée de la vanne de

sélection. Une pression est alors appliquée par l'intermé-

diaire de l'un choisi, des orifices de sortie 26a - 26h à la conduite correspondante 27 de commande de l'une, appropriée, des vannes de commande pilotes 14a - 14d. Etant donné que les vannes de commande pilotées 14a 14d sont toutes des vannes à verrouillage, il suffit d'appliquer le signal de validation et le code de sélection seulement assez longtemps pour établir un état verrouillé. Une fois que cet état est établi, les signaux appliques à la vanne 24 de sélection et

à la vanne 36 de validation peuvent être supprimés.

Ainsi qu'il est évident à l'homme de l'art, l'un quelconque des orifices de sortie 26a - 26h de la vanne de sélection peut commander plusieurs éléments 12a - 12d actionnés par fluide, plutôt qu'un seul élément comme décrit précédemment. Dans une telle forme de réalisation, plusieurs conduits 27 de commande partent d'un orifice de sortie, chacun de ces conduits transmettant le signal de commande à un élément correspondant 12 actionné par fluide. De cette manière, l'application d'un code unique de sélection peut être utilisée pour l'obtention de multiples fonctions de commande dans un système de puits sous-marins. En outre, ainsi qu'il apparaîtra à la lecture

de la description qui suit concernant les détails de

réalisation de la vanne 24 de sélection, l'application simultanée des bits constitutifs du code de sélection à bits multiples n'est pas critique pour le fonctionnent de la présente invention. Les bits individuels peuvent être appliqués simultanément ou selon toute séquence. Cependant, il est préférable que la commande 42 de validation ne soit actionnée qu'après l'application de chaque bit du code de sélection. Le système 10 de commande selon l'invention est bien adapté à dés applications dans lesquelles l'emplacement dans lequel les signaux de commande sont appliques se trouve à une distance importante des éléments

12a - 12d actionnés par fluide. Dans la forme de réalisa-

tion préférée, la vanne 24 de sélection, la vanne 36 de validation, les vannes de commande pilotées 14a - 14d et les accumulateurs 21, 23 sont tous places à proximité des éléments 12a - 12d actionnés par fluide et commandés par le système 10. La commande 42 de validation et les moyens 44 d'application du code de sélection sont placés dans une station 52 de commande à distance qui, dans le cas d'un puits sous-marin, se trouve sur une plate-forme marine ou sur un navire de forage. Les conduites de fluide 18, 20, 32a -32c, 40 reliant la station 52 de commande à distance et le distributeur de commande du puits sous-marin, contenant les éléments 12a 12d actionnés par fluide, passent par un ombilical 50. L'oambilical 50 assure la protection et le soutien nécessaires des conduites hydrauliquesindividuelles. L'utilisation d'un système à code binaire dans la présente invention apporte une grande économie en ce qui concerne le nombre de conduites hydrauliques

s'étendant entre la station de commande et le puits sous-

marin. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 1, il faut au total six conduites pour fournir tous les signaux nécessaires de commande et l'alimentation et le retour du fluide de travail aux quatre vannes 12a - 12d de commande de puits. Etant donné que le système de commande 10 est basé sur un code de sélection binaire, chaque conduite ajoutée 32 d'entrée de code double le nombre de vannes 12

de commande de puits que le système 10 peut commander.

Par conséquent, en ce quii concerne le type de système de commande 10 montré sur la figure 1, un total de dix conduites hydrauliques s'étendant de la surface jusqu'à l'emplacement du puits sous-marin peut commander et fournir la puissance à soixante-quatre vannes individuelles 12 de commande d'une tête de puits. En outre, il n'est pas nécessaire dans la présente invention qu'une conduite hydraulique quelconque transmette plus d'un signal pour l'obtention de toute fonction de commande souhaitée. Par conséquent, il est inutile d'utiliser des signaux de camande de vannes séquences. Des éléments 12a - 12d actionnés par fluide peuvent donc être commandés rapidement et selon

toute séquence souhaitée.

La figure 2 représente une forme de réali-

sation quelque peu plus sophistiquée de la présente invention, conçue pour la commande des opérations d'un

groupe de quatre puits sous-marins (non représentés).

Chaque puits comporte quatre éléments actionnés par fluide

destinés à commander diverses fonctions. La figure 2 repré-

sente les éléments actionnés par fluide sous la forme d'actionneurs de vannes associés à une série de vannes 13a - 13d de puits sous-marins. Chaque élément actionné

par fluide est commandé par une vanne pilote correspondante.

Pour plus de simplicité, sur la figure 2, seuls les éléments actionnés par fluide et les vannes pilotes associées au puits n 1 sont représentés respectivement par les références numériques 12a à 12d et 14a - 14d. Il est évident que, dans

la description qui suit, des éléments correspondants sont

associés à chacun des trois autres puits. Il convient en outre de noter que le nombre de puits commandés et le nombre d'éléments actionnés par fluide associés à chaque puits

peuvent différer de celui montré sur la figure 2, des modi-

fications étant apportées à cet effet au système 10' de commande de la figure 2, ainsi que cela ressortira de

façon évidente de la description qui suit.

Les vannes pilotes 14a - 14d du puits n 1 sont commandées par une vanne 24a de sélection de fonction. La vanne 24a est d'un fonctionnement globalement similaire à celui de la vanne 24 de sélection de la forme de réalisation décrite en regard de la figure 1. Cependant, la vanne 24a

de sélection de fonction de la forme de réalisation illus-

trée sur la figure 2 présente deux orifices 28a et28b d'entrée de pression. En outre, les orifices 26a - 26h de sortie de pression sont divisés en deux groupes 26a - 26d et 26e - 26h. La vanne 24a de sélection de fonction reçoit un code d'entrée de sélection de fonction à deux bits à ses orifices 30a, 30b d'entrée de code et elle peut donc prendre uniquement quatre états particuliers de sortie, chaque position correspondant à une des quatre vannes de

commande pilotées 14a - 14d.Comme décrit plus en détail ci-

après, l'entrée de code de sélection de fonction de la vanne 24a associée à chaque puits est appliquée par l'intermédiaire d'un jeu commun de deux conduites d'entrée 32a, 32b. Les trajets d'écoulement entre les orifices d'entrée et de sortie de pression 28a, 28b et 26a- 26h sont établis de manière que chacune des quatre permutations possibles del'entrée de commande place le premier orifice

d'entrée 28a en communication de fluide avec l'un, parti-

culier, des orifices de sortie 26a -26d du premier groupe et place simultanément le second orifice d'entrée 28b en communication avec l'un, particulier, des orifices de sortie 26e - 26h du second groupe. Le premier groupe d'orifices de sortie 26a - 26d transmet les signaux qui

ont pour effet sur les vannes 14a-14d de commande d'action-

ner les éléments de commande 12a - 12 d. Le second groupe d'orifices de sortie 26e - 26h transmet les signaux correspondants

de retour au repos.

Les signaux d'entrée appliques aux orifices 28a, 28b d'entrée de pression de la vanne 24a de sélection

de fonction de chacun des puits sont commandés par une vanne-

unique 60 de sélection de puits. La vanne 60 de sélection de puits est avantageusement de construction identique à celle de la vanne 24a de sélection de fonction. Un codeur 62 de vanne de sélection de puits transmet un code de sélection de puits à deux bits, par l'intermédiaire de conduits 63a, 63b d'entrée de code de sélection, à des orifices 64a, 64b d'entrée de code de la vanne de sélection de puits. Chacune des quatre permutations possibles du code de sélection de puits à deux bits correspond à l'un des quatre puits. La vanne 60 de sélection de puits possède, en commun avec la vanne 24a de sélection de fonction, un premier orifice 66a d'entrée de pression correspondant à un premier groupe de quatre orifices 68a - 68d de sortie de pression et un second orifice 66b d'entrée de pression

qui correspond à un second groupe de quatre oririces 68e -

68h de sortie de pression. Comme indiqué sur la figure 2, chaque orifice du premier groupe des orifices 68a - 68d de sortie de pression de la vanne de sélection de puits est apparié à l'un,correspondant, des orifices 68e 68h de sortie de pression de la vanne de sélection de puits pour

former quatre paires de signaux de commande de puits.

Chacune de ces paires de sigoux fournit l'entrée de commande appliquée aux orifices 28a, 28b d'entrée de pression de l'une, correspondante, des quatre vannes 24a de sélection de fonction. Par exemple, sur la figure 2, les orifices 68d, 68h fournissent les deux entrées, respectivement, aux orifices d'entrée 28a, 28b de la vanne 24a de sélection de fonction du puits n 1. De façon similaire, les orifices 68c et 68g fournissent les deux entrées aux orifices d'entrée de la vanne de sélection de fonction du puits n 2 (non représenté); etc. Comme précédemment, chacun des quatre puits

possède sa propre vanne 24a de sélection de fonction.

Le code de fonction pour chaque vanne 24a de sélection de fonction provient de moyens 44a destines à appliquer le code de sélection de fonction et qui se trouvent dans la station de commande à distance. Le code de fonction est transmis par des conduites 32a et 32b d'entrée de code, les quatre vannes 24a de sélection de fonction étant raccordées en parallèle sur ces conduites 32a, 32b. Par conséquent, les quatre vannes 24a - 24d de sélection de fonction travaillent de façon coordonnée, s'adressant toujours à des vannes de commande pilotes correspondantes

14 pour chacun des puits.

Les orifices 66A, 66b d'entrée de pression de la vanne de sélection de puits sont raccordés à l'alimentation 16 en fluide hydraulique sous pression par

l'intermédiaire de vannes séparées 36a, 36b de validation.

Les vannes 36a, 36b de validation sont avantageusement -des vannes pilotes à simple effet, rappel par ressort. Ces vannes 36a, 36b sont pilotées par des commandes 42a, 42b de validation d'ouverture et de validation de fermeture, de la même manière que celle utilisée pour la vanne 36 de validation de la forme de réalisation montrée sur la

figure 1.

Chaque puits présente une possibilité d'arrêt d'urgence offerte par des vannes pilotées 70a - 70d d'arrêt d'urgence, à rappel par ressort. Chacune de ces vannes d'arrêt 70a - 70d est montée en série avec la conduite d'alimentation en fluide hydraulique sous pression du puits correspondant, en amont de cette conduite. Une commande 72a - 72d d'arrêt d'urgence associée à chaque puits applique

la pression pilote à la vanne d'arrêt correspondante 70a-

d. En maintenant la pression pilote de chacune des commandes 72a - 72d d'arrêt d'urgence surla vanne d'arrêt correspondante 70a - 70d, la pression hydraulique appliquée

à l'entrée de chacune des vannes de commande pilotées 14a-

14d reste en communication avec la source 16 d'alimentation en fluide hydraulique sous pression. Cependant, la manoeuvre de la commande d'arrêt d'urgence 72a - 72d associée à un puits quelconque a pour effet de supprimer la pression

pilote de l'une, correspondante, des vannes d'arrêt 70a -

d. Ceci provoque la ventilation au retour hydraulique 22 de la conduite d'alimentation en fluide sous pression de

toutes les vannes de commande pilotes du puits affecté.

Il en résulte le passage des éléments 12 actionnés par fluide dans une position de repos (fermée), obturant le puits. En variante, une commande unique d'arrêt d'urgence (non représentée) peut être prévue pour tous les puits. Dans une telle forme de réalisation, une vanne

unique d'arrêt est placée dans une conduite 18 d'alimen-

tation hydraulique, en amont des puits. Cette vanne d'arrêt

est pilotée par une commande unique d'arrêt d'urgence.

Le fonctionnement du système 10' de commande de la figure 2 est analogue à celui du système de la figure 1. Le codeur 62 de la vanne de sélection de puits est actionné de façon à appliquer le code de sélection correspondant au puits à commander. Le codeur 44a de vanne de sélection de fonction est actionné de façon à appliquer le code de-sélection correspondant à la vanne particulière à commander. Apres l'application des codes de sélection, la commande 42a de validation d'ouverture ou la commande 42b de validation de fermeture est actionnée suivant que l'on souhaite ouvrir ou fermer la vanne choisie. Une fois que la vanne choisie a pris l'état souhaité, tous les

signaux de commande peuvent être supprimés.

Une forme préférée de réalisation de la vanne 24 de sélection est représentée sur la figure 3. La vanne 24 de sélection de la figure 3 est conçue pour recevoir un signal d'entrée en code à quatre bits, à des orifices d'entrée 30a - 30d et, en réponse à ce signal, produire et établir une communication de fluide entre un premier orifice 28a d'entrée de pression et l'un, choisi, de seize premiers orifices 26a - 26p de sortie de pression, et entre un second orifice 28b d'entrée de pression et l'un, choisi, de seize seconds orifices 26'a - 26'p de sortie de pression. Il convient de noter que la vanne 24 de sélection décrite ci- dessous et représentée sur la figure 3 peut prendre seize positions particulières. Possédant deux groupes de trajet d'entrée-sortie de pression, La-vanne 24 de sélection de la figure 3 peut commander jusqu'à 32 fonctions séparées, ce qui est-assez pour seize vannes 14 de commande à double effet. Ce nombre est notablement supérieur à celui exigé par les systèmes fondamentaux 10 de commande des figures 1 et 2. Ainsi qu'il apparaîtra aisément, certains, choisis, des orifices 26, 28, 30 d'entrée, de sortie et d'entrée de code de la vanne 24 de sélection peuvent être obturés pour adapter cette vanne à un service plus simple. En variante, la capacité de commande de la vanne 24 de sélection peut être diminuée ou augmentée par modification du nombre d'étages de l'actionneur et du type de vanne d'étanchéité de cisaillement

utilisée, ainsi qu'il apparaîtra dans la description qui

suit. La vanne 24 de sélection comprend un actionneur 80 et un élément 82 de commande de trajet d'écoulement. L'élément 82 de commande de trajet d'écoulement est avantageusement une vanne à positions multiples conçue pour établir une communication de fluide entre chacun des orifices 28a, 28b d'entrée de pression et l'un, choisi, de plusieurs orifices 26a - 26p, 26'a - 26'p de sortie de pression. L'actionneur 80 est conçu pour recevoir le code de sélection et pour placer l'élément 82 de commande de trajet d'écoulement dans la position nécessaire à l'obtention de la communication correspondante orifice d'entrée de pression - orifice sortie de pression. La vanne 24 de sélection comprend des moyens 84 destinés à établir la liaison entre l'actionneur 80 et la vanne 82 à positior multiplesafin que chaque code de sélection corresponde à un orifice de sortie choisi parmi chacun des groupes d'orifices de sortie 26a - 26p, 26'a - 26'p. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 3, l'actionneur 80 est un actionneur linéaire à seize positions, quatre bits; la vanne 82 à positions multiples est une vanne rotative d'étanchéité de cisaillement à deux orifices d'entrée et 2 x 16 orifices de sortie; et les moyens 84 de liaison comprennent un

ensemble à crémaillère et boîte de transmission.

Une forme préférée de réalisation de

l'actionneur 80 est représentée surla figure 4. L'action-

neur 80 comprend un corps 86 globalement cylindrique contenant quatre pistons 88a - 88d liés les uns aux autres et correspondant chacun à l'un des orifices 30a - 30d d'entrée de code. Un chapeau 90 d'extrémité du corps 86 de l'actionneur, qui apparaît mieux sur la figure 5, comporte une partie 92 de guidage pénétrant dans le cylindre défini par le corps 86. La partie 92 de guidage du chapeau

présente une ouverture oblongue 94 s'étendant transver-

salement. En référence à la figure 6, le premier piston 88a comporte une chape 96a conçue pour entourer la partie 92 de guidage du chapeau d'extrémité. Un axe 98a passe à travers la chape 96a dans le trou oblong 94 de la partie 92 de guidage. Par conséquent, la dimension longitudinale du trou oblong 94 définit les limites des mouvements

d'extention et de retrait du premier piston 88a à l'inté-

rieur du corps 86 de l'actionneur. La liaison entre le pre-

mier piston 88a et le chapeau d'extrémité 90 est détaillée - sur la figure 7 qui montre le premier piston 88a dans sa

position totalement rétractée.

Le premier piston 88a comporte également une partie 100a de guidage s'étendant dans une direction s'éloignant de la chape 96a. Une partie centrale 102a d'étanchéité, située entre la chape du premier piston et les parties de guidage 96a, 100a, est destinée à recevoir

des bagues toriques ou d'autres éléments 104 d'étanchéité.

Cette partie centrale 102a établit une liaison, fermée de façon étanche dans la direction radiale, entre les deux

extrémités du premier piston 88a.

Comme montré sur la figure 4, les deuxième, troisième et quatrième pistons 88b - 88d sont de réalisation sensiblement similaire à celle du premier piston 88a et comportent chacun une chape et un axe passant dans le trou oblong 106 du piston précédent 88a - 88c. Il n'est pas nécessaire que le dernier piston 88d comporte une partie de guidage. Ce dernier piston 88d constitue l'élément de

sortie de l'actionneur 80.

Chacun des pistons 88a - 88d est conçu pour exécuter un mouvement longitudinal dans le corps 86 de l'actionneur, une retenue mécanique n'étant appliquée qu'à la liaison chape 96 - partie de guidage 100 entre les pistons

88a à 88d et qu'à la liaison chapeau d'extrémité 90 -

premier piston 88a. Cette dernière liaison sert de point

d'ancrage pour la totalité de l'ensemble à pistons.

Comme montré sur la figure 4, chacun des orifices d'entrée de code 30a 30d est associé à l'un, correspondant, des pistons 88a - 88d. L'application d'un signal de pression au premier orifice 30a d'entrée de code provoque un déplacement du premier piston 88a dans une direction s'éloignant du chapeau d'extrémité 90 jusqu'à ce que l'axe 98a de la chape du premier piston entre en contact avec l'extrémité du trou oblong 94 de la partie de guidage du chapeau extrême la plus proche du premier piston 88a. Cette position représente la pleine extension du piston 88a. De façon similaire, l'application d'un signal de pression au deuxième orifice 30b d'entrée de code provoque un déplacement du deuxième piston 88b dans une direction s'éloignant du premier piston 88a jusqu'à ce que l'axe de la chape du deuxième piston entre en contact avec l'extrémité du trou oblong 106a du premier piston la plus proche du deuxième piston 88b, ceci représentant la pleine extension du deuxième piston 88b. Les troisième et quatrième pistons 88c, 88d fonctionnent de la même manière. Les chapes 96, les parties de guidage 100 et les trous oblongs 106 des pistons 88a 88d ont des dimensions longitudinales établies de manière que la course maximale du quatrième piston 88d par rapport au troisième piston 88c soit double de celle du troisième piston 88c par rapport au deuxième piston 88b, etc. Ceci est indiqué sur

la figure 4.

Des moyens sont prévus pour rappeler le quatrième piston 88d dans une direction orientée vers le chapeau d'extrémité 90 en réponse à l'absence d'un signal de code à haute pression à l'orifice 30d. Comme montré sur la figure 4, un second corps 110 globalement cylindrique est relié au premier corps 86, à l'extrémité du premier corps opposée au chapeau d'extrémité 90. Les deux corps 86, 110 sont alignés axialement. Le second corps 110 définit un.cylindre 112 de diamètre inférieur à celui du premier corps 96. Un piston 114 de rappel est disposé à l'intérieur du cylindre 112 du second corps de façon à pouvoir s'y déplacer axialement. Le piston 114 de rappel et le quatrième piston 88d sont reliés mécaniquement par

une crémaillère 148.

Dans le fonctionnement des moyens de rappel du quatrième piston, le cylindre 112 du second corps est maintenu à une pression constante, égale à celle du signal à haute pression utilisé dansle code de sélection. Cette pression est appliquée par un orifice 118 d'un chapeau d'extrémité 116 du second corps 110. Par conséquent, en l'absence d'un signal à haute pression appliqué à l'un quelconque des pistons 88a - 88d de l'actionneur, le

piston 114 de rappel se déplace vers le chapeau d'extré-

mité 90, entrainant chacun des pistons 88a - 88d de l'actionneur vers ce même chapeau d'extrémité 90. Cependant, si l'un quelconque des pistons 88a - 88d est actionné par l'application d'une pression à son orifice d'entrée de code correspondant 30a - 30d, ce piston et tous les pistons plus rapprochés du piston 114 de rappel se placent vers ce piston 114 derappel sur une distance égale à la pleine course du piston actionneur sollicité. Le piston 114 de rappel est toujours déplacé par le mouvement de l'un quelconque des pistons actionneurs, car son diamètre est inférieur à celui des pistons actionneurs 88a - 88d et il

exerce donc une force plus faible en réponse à l'appli-

cation d'une pression hydraulique équivalente. Les pistons actionneurs plus proches du chapeau d'extrémité 90 que le piston actionneur sollicité restent maintenus dans la position rétractée sous l'effet du déséquilibre entre la haute pression du piston actionneur sollicité et la basse

pression des pistons actionneurs non sollicités.

Il en est de même pour la sollicitation de plusieurs des pistons 88a 88d. On peut considérer, par exemple, l'application d'un signal de pression uniquement aux orifices d'entrée de code 30d et 30b. Le quatrième piston actionneur 88d est en extension complète à partir du troisième piston actionneur 88c car la force agissant sur le quatrième piston actionneur 88d est supérieure à la puissance agissant sur le piston de rappel 114. De façon similaire, le deuxième piston actionneur 88b est en extension complète par rapport au premier piston actionneur 88a. Les premier et troisième pistons actionneurs 88a, 88c restent dans leur état en non-extension en raison de la force du piston 114 de rappel soumis à deséquilibre de pression, qui sollicite vers le chapeau d'extrémité 90 tous les pistons actionneurs auxquels aucun signal de

pression n'est appliqué.

Comme indiqué précédemment, les rapports des courses indépendantes des premier au quatrième pistons actionneurs 88a - 88d sont de 1:2:4:8. Par conséquent, le déplacement de l'élément de sortie de l'actionneur (le quatrième piston actionneur 88d) est commandé d'une manière binaire par les orifices d'entrée de code 30a - 30d. Ainsi, le signal 1-1-1-1 (un "1" représentant le signal à haute pression et "'0" représentant le signal à basse pression) aux orifices 30d - 30a provoque un déplacement du quatrième piston 88d sur une course de 15 unités, tandis qu'un signal 0-00-0 représente une course totale de l'actionneur de 0 unité. Les 14 autres permutations du code binaire à 4 bits établissent les 14 déplacements intermédiaires de l'actionneur. La vanne 82 à positions multiples est

avantageusement une vanne rotative d'étanchéité de cisail-

lement à deux orifices d'entrée - 2 x 16 orifices de sortie dont la réalisation et le fonctionnement sont en général

connus de l'homme de l'art. Une forme avantageuse de réa-

lisation d'une telle vanne 82 à positions multiples, conçue pour une utilisation dans la présente invention, est montrée sur la figure 8. La vanne 82 à positions multiples comporte trois éléments principaux: un rotor 120 dont la position angulaire est commandée par l'actionneur ; un corps 122 de rotor qui présente les orifices 28a, 28b d'entrée de pression; et un corps 124 à orifices de sortie. Le corps 122 du rotor et le corps 124 à orifice de sortie forment le corps de la vanne 82 à positions multiples. Le rotor 120 constitue un élément à canaux mobiles établissant une communication de fluide entre les orifices d'entrée de pression 28a, 28b et certains, choisis,

des orifices de sortie de pression 26a - 26h.

Il convient de noter que d'autres formes de réalisation de la vanne 82 à positions multiples pourraient être également utilisées. La vanne 82 pourrait être, par exemple, une vanne linéaire. Il suffit que la vanne comporte un certain type de bloc de vanne ou d'ensemble de corps présentant le ou les orifices d'entrée et un orifice de sortie, et un élément à canal d'écoulement mobile de façon à établir différentes communications de fluide entre le ou les orifices d'entrée 28 et certains, choisis, des

orifices de sortie 26.

Le rotor 120 comporte un tronçon d'arbre central 126, un tronçon extrême 128 de distribution de fluide et un tronçon d'entraînement 130 par lequel le rotor 120 est commandé par l'actionneur 80. Des gorges circonférentielles 132a, 132b ménagées dans la surface du tronçon d'arbre central 126 sont alignées respectivement avec les deux orifices d'entrée de pression 28a, 28b. Des canaux 134a, 134b du rotor s'étendent le long du tronçon d'arbre 126, dans une direction globalement axiale, et sont destines à placer les orifices d'entrée de pression 28a, 28b en communication de fluide avec des orifices 136a, 136b de distribution de fluide ménagés dans le tronçon extrême 128 de distribution. Les orifices 136a, 136b de distribution sont espacés d'environ 1800 sur le

rotor 120 et sont situés à des distances radiales diffé-

rentes de l'axe de rotation du rotor 120.

Un chapeau 138 d'extrémité du corps du rotor est placé entre le tronçon extrême 128 de distribution de fluide et le corps 124 à orifices de sortie. Le chapeau d'extrémité 138 présente deux groupes de 16 canaux axiaux , les groupes étant agencés de façon à former deux

cercles concentriques. Les rayons de ces cercles corres-

pondent respectivement au décalage radial des deux orifices 136a, 136bde distribution de fluide du rotor. A l'intérieur de chacun des cercles, des canaux axiaux 140 sont espacés d'angles égaux. Lorsque le rotor 120 est positionné de manière que le premier orifice 136a de distribution de fluide soit aligné avec un canal axial 140, ménagé dans le chapeau d'extrémité et faisant partie du premier groupe, le second orifice 136b de distribution de fluide est aligné avec un canal axial correspondant 140 provenant du second groupe. Chaque rotation de 22,5 du rotor 120 amène les orifices 136a, 136b de distribution de fluide en alignement avec une paire différente de canaux axiaux 140. Des joints d'étanchéité 142 de cisaillement sont places dans les orifices 136a, 136b de distribution de fluide afin de maintenir une liaison étanche aux fluides entre les orifices 136a, 136b de distribution et les canaux axiaux 140 avec

lesquels ils sont alignés.

Le corps 124 à orifices de sortie est assujetti fixement au corps 122 du rotor. Deux groupes de 16 conduits 144, 144' de sortie de pression ménagés dans le corps 124 à orifices de sortie placent chaque canal axial 140 du chapeau d'extrémité en communication de fluide avec l'un, correspondant, des deux groupes de 16 orifices 26, 26' de

sortie de pression.

Comme montré sur les figures 3 et 4, la vanne 82 à positions multiples et l'actionneur 80 sont reliés entre eux par une botte 146 de transmission. Une crémaillère 148 passe à travers la botte ou corps 146 et s'étend entre le piston 114 de rappel et le quatrième piston actionné 88b de façon à transmettre au quatrième piston 88d la force de rappel exercée par le piston 114. La vanne 82 à positions multiples est orientée par rapport à la botte 146 de transmission de manière que le tronçon 130 du rotor aboutisse à proximité immédiate de la crémaillère 148, l'axe longitudinal du rotor 120 étant perpendiculaire à l'axe longitudinal de la crémaillère 148. Une roue dentée , fixée au tronçon extrême 130 de liaison du rotor, est menée par la crémaillère 148. Par conséquent, un mouvement de l'élément de sortie de l'actionneur (le quatrième piston 88d) a pour effet sur la crémaillère 148 d'entraîner le rotor 120. Les pas d'engrènement de la crémaillère 148 et du pignon 150 sont établis de manière que chacun des 15 pas unitaires de mouvement pouvant être exécutes par le quatrième piston actionneur 88d entraîne

le rotor 120 sur sensiblement 22,5 .

Avant de monter l'actionneur sur la vanne 82 à positions multiples, on place l'actionneur 80 dans une position connue, (par exemple 0-0-0-0, c'est-à-dire aucune

entrée à l'un quelconque des pistons actionneurs 88a -

88d afin que l'élément de sortie de l'actionneur soit dans la position totalement rétractée). La vanne 82 à positions multiples est réglée de façon à établir le trajet de communication de fluide orifice d'entrée 28 orifice

de sortie 26 correspondant à cette position de l'actionneur.

La vanne 82 à positions multiples est ensuite fixée sur

l'actionneur 82, maintenant cette disposition.

* Il va de soi que de nombreuses modifications

peuvent être apportées à la vanne décrite et représentée-

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Vanne de sélection convenant à la commande de plusieurs éléments actionnés par fluide (12a - 12d), caractérisée en ce qu'elle présente un orifice (28) d'entrée de pression, plusieurs orifices (26a - 26h) de sortie de pression, au moins deux orifices (30a - 30c) d'entrée de code conçus chacun pour recevoir un signal de fluide sous pression qui peut varier entre un niveau de pression relativement élevé et un niveau de pression relativement bas, la combinaison statique du niveau de pression de fluide présent à chaque orifice d'entrée de code à un instant donné établissant un code de sélection, au moins certains des orifices de sortie de pression étant représentés chacun par un code de sélection correspondant, la vanne comportant en outre des moyens destinés à établir une communication de fluide entre l'orifice d'entrée de pression et l'un, choisi, desdits orifices de sortie de pression en réponse à la réception, par les orifices d'entrée de code, du code de sélection correspondant audit orifice choisi de sortie

de pression.

2. Vanne de sélection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est conçue pour recevoir un code de sélection binaire à bits multiples, chaque bit de ce code étant établi par le signal de pression appliqué à l'un, correspondant, des orifices d'entrée de code, un signal de pression relativement élevée représentant l'un de deux états possibles de chaque bit et un signal de pression relativement basse représentant l'autre des deux états

possibles de chaque bit.

3. Vanne de sélection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente au moins cinq orifices

de sortie de pression représentés chacun par un code parti-

culier de sélection, et en ce qu'elle présente au moins trois orifices d'entrée de code et en ce que le code de sélection que la vanne de sélection est conçue pour recevoir est un code binaire à bits multiples, chaque bit de ce code étant établi par le signal de pression appliqué à l'un, correspondant, des orifices d'entrée de code, un signal de pression relativement élevée représentant l'un de deux états possibles de chaque bit et un signal de pression relativement basse représentant l'autre des deux états possibles de chaque bit, la vanne de sélection étant conçue pour recevoir et transmettre simultanément

les bits individuels constituant le code de sélection.

4. Vanne de sélection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une vanne (82) à positions multiples comprenant un corps (122, 124) de vanne qui présente lesdits orifices d'entrée etde sortie de pression, et un élément (120) à canal d'écoulement de fluide, mobile de façon à pouvoir passer par un certain nombre de positions par rapport au corps de la vanne,cbae de ces positions établissant une communication de fluide entre ledit orifice d'entrée de pression et au moins l'un des orifices de sortie de pression correspondant à cette position, un actionneur (80) étant destiné à commander la position de l'élément â canal d'écoulement de fluide par rapport au corps de la vanne, cet actionneur présentant lesdits orifices d'entrée de code et étant conçu pour régler la position de l'élément à canal d'écoulement de fluide en fonction de l'application d'un code de sélection aux orifices d'entrée de code, chaque code de sélection

correspondant à une position de l'élément à canal d'écou-

lement. 5. Vanne de sélection selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'actionneur est un actionneur binaire comportant un élément mobile de sortie (88b) pouvant passer par une plage de positions, chaque position

correspondant à un code de sélection.

6. Vanne de sélection selon la revendication 5, caractérisée ence que l'actionneur binaire est conçu pour commander l'extension et le retrait de l'élément de sortie, l'amplitude de l'extension pour un code de sélection donné étant égale à un multiple entier d'une unité de base de l'extension, le multiple entier étant défini par l'équivalent en base dix du code binaire de sélection, le nombre de codes de sélection différents étant de 2N o N =nombre

d'orifices d'entrée de code.

7. Vanne de sélection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente des premier et second orifices 28a, 28b d'entrée de pression et des premier et second groupes 26a - 26d, 26e - 26h d'orifices de sortie. de pression, lesmoyens établissant la communication de fluide étant conçus pour établir une communication de fluide entre le premier orifice d'entrée de pression et un orifice de sortie de pression du premier groupe correspondant au code de sélection appliqué, et entre le second orifice dîentrée de pression et un orifice de sortie de pression du second

groupe correspondant au code de sélection appliqué.

8. Vanne destinée à diriger un fluide d'au moins un conduit d'alimentation en fluide vers l'un, choisi, de plusieurs conduits de réception de fluide, ladite vanne étant caractérisée en ce qu'elle présente un orifice

(28) d'entrée de pression conçu pour être placé en commu-

nication de fluide avec le conduit d'alimentation en fluide, plusieurs orifices (26a - 26h) de sortie de pression conçus pour être placés chacun en communication de fluide avec l'un, correspondant, desdits conduits de réception de fluide, un élément (120) à canal d'écoulement de fluide mobile de façon à pouvoir passer par un certain nombre de positions par rapport aux orifices de sortie de pression, au moins certaines desdites positions permettant à cet élément à canal d'écoulement de fluide d'établir une communication de fluide entre l'orifice d'entrée de pression et au moins l'un des orifices de sortie de pression, un actionneur (80) présentant plusieurs orifices (30a - 30d) d'entrée de code et un élément de sortie (88d) mobile vers un certain nombre de positions distinctes, chacun des orifices d'entrée de code étant conçu pour recevoir un signal de pression, deux signaux possibles de pression étant associés à chaque orifice d'entrée de code, à savoir un signal de pression relativement haute et un signal de pression relativement basse, le signal présent à un instant donné à chaque orifice d'entrée de code définissant un bit d'un code de sélection à bits multiples, l'actionneur étant conçu pour régler l'élément de sortie dans une position correspondant au code de sélection applique, des moyens (84) établissant une liaison entre l'élément de sortie de l'actionneur et l'élément à canal d'écoulement de fluide de manière que l'application d'un code de sélection aux orifices d'entrée de code agisse sur la vanne destinée à diriger un fluide afin qu'elle établisse une communication de fluide de l'orifice d'entrée de pression vers un orifice

de sortie correspondant au code de sélection applique.

9. Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'orifice d'entrée de pression, les orifices de sortie de pression et l'élàment d canal d'écoulement sont des organes d'une vanne rotative, l'élément à canal d'écoulement constituant un rotor (120) de la vanne rotative, ledit actionneur étant un actionneur linéaire et ledit élément de sortie exécutant un mouvement d'extension à partir d'une position totalement rétractée, sur une distance établie. pour chaque code de sélection, les moyens de liaison comprenant des moyens destines à provoquer une rotation du rotor en réponse à un mouvement

linéaire de l'élément de sortie de 'actionneur.

10. Vanne selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'actionneur comporte un corps (86) définissant un cylindre, les orifices d'entrée de code établissant une communication de fluide avec le cylindre et étant espacés axialement l'un de l'autre le long dudit corps, plusieurs pistons (88a - 88d) pouvant se déplacer axialement à l'intérieur du cylindre, chacun de ces pistons étant relié de façon mobile à chaque piston adjacent, chacun desdits pistons étant également associé à l'un, correspondant, des orifices d'entrée de code, les pistons étant conçus chacun pour exécuter un mouvement d'extension axiale de longueur prédéterminée dans le cylindre, en réponse à l'application d'un signal de haute pression à l'orifice d'entrée de pression correspondant, des moyens faisant prendre à chaque piston une position non en extension en réponse à l'absence d'un signal de haute pression à

l'orifice d'entrée de code correspondant.

11. Système de commande de plusieurs vannes hydrauliques sous-marines (13a - 13d) à partir d'une station de commande située en surface, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit de commande (27a - 27h) associé à chacune des vannes sous-marines, celles-ci étant conçues pour fonctionner en réponse à l'application d'une pression hydraulique au conduit de commande, une source (16) d'alimentation en fluide hydraulique sous pression, une vanne (24) de sélection placée à proximité du fond de la mer et conçue pour établir une communication de fluide entre la source de pression et l'un, choisi, desdits conduits de commande, la vanne de sélection présentant un orifice d'entrée de pression (28) destiné à recevoir un fluide hydraulique sous pression de la source d' alimentation en fluide sous pression, plusieurs orifices (26a - 26h) de sortie de pression, chacun en communication de fluide avec l'un des conduits de commande, plusieurs orifices (30a - 30c) d'entrée de code conçus chacun pour recevoir un signal de pression que l'on peut faire varier entre un premier niveau de pression et un second niveau de pression supérieur au premier niveau de pression, le niveau de pression de chaque orifice d'entrée de code représentant un bit d'un code de sélection binaire, chaque orifice de sortie de pression

étant représenté par un code de sélection binaire corres-

pondant, et des moyens étant destinés à régler la vanne de sélection à la suite de la réception d'un code de sélection binaire afin d'établir une communication de fluide entre l'orifice d'entrée de pression et l'orifice de sortie de pression qui correspond au code de sélection binaire alors existant, le système comportant également plusieurs conduits 32a - 32c) d'entrée de code communiquant chacun avec l'un, correspondant, des orifices d'entrée de code, et des moyens (44) destinés à appliquer aux conduits d'entrée de code un code de sélection correspondant à la vanne

hydraulique sous-marine à laquelle on souhaite s'adresser.

12. Système de commande selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens d'application d'un code de sélection sont situés dans la station de commande

en surface.

13. Système de commande selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est conçu -pour commander plusieurs groupes de vannes hydrauliques sous-marines, ce système comportant plusieurs vannes de sélection (24a)

associées chacune à l'un desdits groupes de vannes hydrau-

liques sous-marines.

14. Système de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que les vannes de sélection présentent chacune au moins des premier et second orifices d'entrée de code (30a, 30b), le premier orifice d'entrée de code de chaque vanne de sélection étant en communication de fluide parallèle avec un seul premier conduit d'entrée de code, et le second orifice d'entrée de code de chaque vanne de sélection étant en communication de fluide avec un seul second-conduit d'entrée de code de manière que le premier orifice d'entrée de code de chaque vanne de sélection reçoive un signal commun et que le second orifice d'entrée de code de chaque vanne de sélection reçoive un signal

commun.

15. Système de commande selon la revendi-

cation 13, caractérisé en ce que les trajets d'écoulement entre les moyens d'application du code de sélection et les orifices d'entrée de code des vannes de sélection sont établis de manière que chaque vanne de sélection reçoive un code de sélection commun.o

16. Systime de commuande selon la revendi-

cation 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des

moyens (36a, 36b) destinés à établir et à couper sélecti-

vement une communication entre l'orifice d'entrée de pression et ladite source de fluide hydraulique sous pression.

17. Système de commande selon la revendi-

cation 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (60) destinés à appliquer sélectivement la pression de ladite source à l'rifice d'entrée de pression de l'une,

choisie, desdites,vrannes de sélection.

ia. Systme de comande selon la revendi= cation 13, caractérisé en ce quail comporte en outre une autre vanne (60) de sclection destin"e à commander l'ap-l ication de la pressiorn hydraulique de la source aux vannes de séleciton {24a) ladite autre vanne (60) de sélection étant conçue pour recevoir un code de sélection d'un second moyen (62D d'application d'un code de sélection souhaité, chacun des orifices d'entrée de pression des vannes de sélecti n (24a) étant en communication de fluide avec 1 un, correspondant, des orifices de sortie de pression de ladite autre vanne (60) de sélection, l'orifice d'entrée de pression de cette autre vanne (60) de sélection étant en couLqln1ication- de fluide avec la source d'alimentation en fluide hydraulique sous pression, chaque code de sélection appliqué à ladite autre vanne (60) de sélection par les seconds moyens d'application de code de sélection agissant sur ladite autre vanne (60) de sélection afin qu'elle établisse une commnunication de fluide entre l'orifice d'entrée de pression de cette autre vanne et l'orifice de sortie de pression correspondant au

code de sélection appliqué par les seconds moyens d'appli-

cation de code de sélection.

19. Vanne hydraulique de sélection destinée

à la commande de plusieurs éléments actionnés hydrauli-

quement (12a - 12d), caractérisée en ce qu'elle comporte un actionneur binaire (80) présentant plusieurs orifices (30a - 30d) d'entrée de code et un élément mobile de sortie (88d), chacun desdits orifices d'entrée de code étant conçu pour recevoir un signal de pression, deux signaux possibles de pression étant associés à chaque orifice d'entrée de code, l'un desdits signaux de pression étant d'un niveau de pression supérieur à celui de l'autre signal, le signal présent aux orifices d'entrée de code à un instant donné définissant les bits d'un code de sélection binaire à bits multiples, ledit actionneur binaire étant conçu pour régler l'élément de sortie dans une position correspondant au code de sélection à bits

multiples alors existant, chaque code de sélection repré-

sentant une certaine position dudit élément de sortie,et une vanne (82) à positions multiples comportant un corps de vanne (122, 124) définissant au moins un orifice d'entrée de pression (28a - 28b) et plusieurs orifices de sortie de pression (26a - 26h), un élément (120) à canal d'écoulement de fluide conçu pour être déplacé vers un certain nombre de positions établissant chacune une communication de fluide entre ledit orifice d'entrée de pression et au moins l'un des orifices de sortie de

pression, et des moyens reliant l'élément à canal d'écou-

lement de fluide à l'élément de sortie de l'actionneur afin qu'un mouvement dudit élément de sortie provoque un mouvement

dudit élément à canal d'écoulement de fluide.

20. Vanne hydraulique de sélection

selon la revendication 19, caractérisée en ce que l'action-

neur binaire est un actionneur binaire lindaire (80) compor-

tant un élément de sortie (88d) pouvant exécuter des mou-

vements d'extension et de retrait sur une certaine plage de positions, correspondant chacune à au moins un code de sélection, en ce que la vanne à positions multiples est une vanne rotative, en ce que l'élément à canal d'écoulement de fluide est un rotor (120> de la vanne à positions multiples, et en ce que les moyens de liaison

comprennent un ensemble à crémaillère (148) et pignon (150).

21. Vanne hydraulique de sélection selon la revendication 20, caractérisée en ce que ladite vanne à positions multiples présente des premier et second orifices d'entrée (28a, 28b) et des premier et second groupes d'orifices de sortie de pression (26, 26'), l'élément à canal d'écoulement de fluide étant conçu pour établir une communication de fluide entre le premier orifice d'entrée de pression et l'un, choisi, des orifices de sortie de pression du premier groupe, et entre le second orifice d'entrée de pression et l'un, choisi, des orifices

de sortie de pression du second groupe.