Brevet FR2173700A1 — publié le 19731012

La présente invention se rapporte a des appareils généralement destinés l'alignement des extrémités d'éléments contigus de tuyaux et plus particulièrement, mais non exclusivement, à un appareil disposé à l'intérieur des extrémités de ces éléments et dilatable dans celles-ci. Un grand nombre d'appareils ont été étudiés pour aligner les extrémités contiguës de tuyaux et faciliter leur soudure. Dans la construction des canalisations telles que les oléoducs (pipelines) et conduites similaires, un grand nombre d'éléments de tuyaux sont soudés ensemble bout à bout. Si les éléments ont un diamètre relativement faible et peu de poids, leurs extrémités contiguës sont facilement alignées et soudées. Cependant, lorsque ces éléments ont un diamètre assez grand, ils doivent autre soulevés par un engin de levage a poteaux ou par un autre moyen de manutention mécanique. L'alignement manuel des extrémités est difficilement réalisable et prend du temps. Les appareils qui se fixent sur la surface extérieure des éléments de tuyaux sont bien connus. Cependant de tels appareils nécessitent généralement un temps appréciable pour les déplacer le long de la canalisation, au fur et à mesure de la soudure des éléments. De plus, ces appareils ne sont pas adaptés pour notre utilisés avec des équipements de soudure, du fait qu'ils doivent autre fixés de part et d'autre de la surface å souder. Bien que des appareils pour aligner les extrémités d'éléments de tuyaux aient déjà été étudiés et utilisés à cet effet, ils sont généralement coûteux, difficiles à manoeuvrer et occasionnent souvent des rayures ou autres détériorations des surfaces internes des éléments pendant leur alignement. De même, des éléments de tuyaux de méme diamètre nominal présentent souvent une faible différence de diamètre intérieur par suite des tolérances de fabrication. Avec les appareils connus pour aligner les tuyaux par l'intérieur, lorsqu'un élément est plus petit qu'un autre, un alignement convenable s'obtient difficilement et le plus petit est souvent déformé. La présente invention concerne un appareil pour aligner par l'intérieur les extrémités d'éléments contigus de tuyaux sans endommager les surfaces internes, lequel est conçu pour mètre manoeuvré et déplacé facilement à l'intérieur de la canalisation. D'autre part, l'invention vise également à aligner les extrémités d'éléments de tuyaux de diamètres différents sans déformations ou autres détériorations de l'extrémité du plus petit tuyau. La présente invention se rapporte à un appareil pour aligner les extrémités d'éléments contigus de tuyaux, remarquable en ce qu'il comporte un compartiment cylindrique fermé à faces parallèles, une paire de roues motrices tournantes situées dans le compartiment, lesdites roues étant disposées parallèlement et concentriquement aux extrémités du compartiment, une pluralité de tiges espacées entre elles et pivotées sur les roues motrices, les tiges ayant une extrémité se prolongeant à l'extérieur du compartiment et pouvant glisser dans celui-ci, de telle sorte que la rotation-des roues motrices oblige les tiges à se déplacer vers l'intérieur ou l'extérieur par rapport aux côtés du compartiment, chaque tige comportant à son autre extrémité une monture à patins pour prendre contact avec la surface interne d'un élément de tuyau, des moyens d'actionnement reliés au compartiment pour entraîner les roues motrices dans des sens déterminés montés sur le compartiment et des moyens montés sur le compartiment permettent de le déplacer dans le tuyau. L'objet principal de la présente invention est de réaliser un appareil pour aligner les extrémités d'éléments contigus de tuyaux. Un autre objet de l'invention est de réaliser un appareil pour aligner des éléments contigus de tuyaux pouvant se déplacer à l'intérieur de ceux-ci. Un autre objet de l'invention est de réaliser un appareil pour aligner de l'intérieur des extrémités d'éléments contigus de tuyaux qui soit à la fois: relativement économique, facile à manoeuvrer, aisément déplaçable à l'intérieur d'une canalisation tel qu'il est construit. Un autre objet de l'invention est de réaliser un appareil pour aligner de l'intérieur les extrémités d'éléments contigus de tuyaux sans rayures, déformations ou autres détériorations des tuyaux ou de leur couche interne de protection pendant l'alignement de ceux-ci. ta description se rapporte à des exemples de réalisation décrits avec références aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe partielle en élévation d'une paire d'éléments de tuyaux renfermant l'appareil faisant l'objet de la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe pratiquée suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe agrandie d'une partie de l'appareil représenté dans la figure 1; - la figure 4 est une coupe partielle de l'appareil dans sa position rétractée, pratiquée par la ligne 4-4 de la figure 3; - la figure 5 est une coupe partielle de l'appareil représenté dans une position rétractée, pratiquée par la ligne 5-5 de la figure 3; - la figure 6 est une coupe partielle de l'appareil appliqué à l'intérieur de la surface d'un élément de tuyau et pratiquée suivant la ligne 4-4 de la figure 3. En se référant plus particulièrement aux figures 1 et 2 l'appareil suivant la présente invention est généralement désigné par le repère 10. L'appareil 10 qui sera décrit plus en détail au cours de la description comprend essentiellement un montage 12 d'alignement de tuyaux et un chassis 14 relié à sa face arrière 11. Un caisson ou un réservoir 16 est solidaire du châssis 14 qui comporte plusieurs roues 12 afin de déplacer l'appareil 10 dans les tuyaux. Un manche allongé ou une poignée 20 est relie de façon orientable à la face avant 13 du montage 12 par des bras 22. Une valve classique à trois voies 21 est reliée à l'un des bras 22 et peut être commandée par le manche 20 au moyen d'une liaison à leviers 24.Une source d'air comprimé contenue dans le réservoir 16 est connectée à la vanne 21 par une conduite flexible 26 et la vanne 21 est reliée au montage 12 par un ensemble de conduites 28. En se référant maintenant aux figures 3, 4 et 5 le montage 12 d'alignement de tuyaux est illustré plus en détail. L'assemblage 12 comporte un flasque 30 comprenant une plaque de fond avant 32, un disque intermédiaire 34 et une plaque de fond arrière 36. La plaque de fond 32, le disque intermédiaire 34 et la plaque de fond arrière 36 sont boulonnés ensemble par des boulons 38. Une paire de roues motrices identiques 40 et 42 sont pivotées sur le flasque 30 par des axes coïncidant avec celui de ce même flasque. Plus précisément, le disque intermédiaire 34 comporte une paire d'épaulements annulaires opposés 44 et 46, lesquels sont disposés sur un cercle dont l'axe coincide également avec celui du flasque 30. Chacune des parois 40 et 42 comporte un épaulement annulaire 48 et 50 positionné respectivement en opposition par rapport aux épaulements 44 et 46 du disque 34. Un roulement à billes classique 52 est disposé entre l'épaulement annulaire 48 de la roue motrice 40 et l'épaulement annulaire 44 opposé du disque intermédiaire 34. Un roulement à billes 54 identique est intercalé entre l'épaulement annulaire 50 de la roue 42 et l'épau- lement annulaire 46 opposé du disque intermédiaire 34, de sorte que les roues 40 et 42 sont pivotées dans le flasque 30 par des roulements à billes 52 et 54 avec des axes qui coincident entre eux. Deux moteurs 56 et 58 ayant des axes 60 et 62 sont montés en opposition sur des plaques de fond 32 et 36 et maintenus respectivement sur celles-ci par des boulons 64. Les moteurs 56 et 58 peuvent etre d'un type pneumatique et sont susceptibles d'imprimer aux axes de commande 60 et 62 une rotation dans le sens désiré. L'axe de commande 60 du moteur 56 passe dans un trou 66 de plus grand diamètre pratiqué dans la plaque de fond avant 32 et il est calé dans la roue motrice 40. Un roulement à billes 68 est intercalé entre la plaque de fond avant 32 et la roue motrice 40, de telle sorte que cette roue peut tourner librement dans le flasque 30. L'axe 62 du moteur 58 passe dans un autre trou 70 de plus grand diamètre disposé dans la plaque de fond arrière 36 et il est calé dans la roue de commande 42. Un roulement à billes 72 classique est intercalé entre la plaque de fond arrière 36 et la roue motrice 42, de telle sorte que celle-ci peut tourner librement. Chacune des roues motrices 40 et 42 comporte trois rainures 74 (figure 4) disposées l'une par rapport à l'autre à égale distance de l'axe des roues 40 et 42. Trois butées 76 (figure 3) sont reliées au disque intermédiaire 34 et passent dans les boutonnières 74 des roues 40 et 42. Il est bien entendu que les boutonnières 74 et les butées 76 servent à limiter l'angle de rotation des roues de commande 40 et 42. Une pluralité de tiges 80, espacées et inclinées par rapport à l'axe du flasque 30 sont pivotées sur la périphérie extérieure de la roue de commande 40. Les tiges 80 sont disposées dans un plan coïncidant avec celui de la roue motrice 40, chacun d'eux ayant une extrémité pivotée et attachée avec celle-ci. Comme le montre plus clairement la figure 3 la périphérie 82 de la roue 40 a une section en forme de U et chaque extrémité des tiges 80 est pivotée sur une goupille 81 (figure 6). Une pluralité de tiges 84 identiques aux tiges 80 sont pivotées à la périphérie 86 de la roue de commande 42 de la méme manière que les tiges 80. Il est bien clair que les tiges 84 sont disposées dans un plan coincidant avec celui de la roue motrice 42 et qu'elles sont espacées et inclinées par rapport à l'axe du flasque 30.Chacune des tiges 80 passe à l'intérieur d'une articulation 90 qui est à son tour pivotée sur la plaque de fond avant 32 et dans le disque intermédiaire 34. Chaque articulation 90 est cylindrique et comporte une paire de pivots 92 s'étendant de part et d'autre de celleci. Les pivots 92 peuvent tourner librement entre la plaque de fond avant 32 et le disque intermédiaire 34 au moyen de roulements 94. Un alésage 96, disposé perpendiculairement à l'axe de chaque pivot 92 traverse l'articulation 90 dans laquelle passe la tige 80. Un roulement à billes 98 est intercalé entre l'alésage 96 de l'articulation 90 et la tige 80. En se reportant plus particulièrement à la figure 4, les articulations 90 sont disposées par rapport aux tiges 80 de telle sorte que lors de la rotation de la roue motrice 40 dans un sens contraire aux aiguilles d'une montre, pour aller dans une position dans laquelle les butées 76 entrent en contact avec les extrémités 75 des boutonnières 74, les tiges 80 sont poussées à l'intérieur des articulations 90 et ces dernières tournent dans le sens d'une aiguille d'une montre autour d'un axe parallèle à celui de la roue 40. Inversement, lorsque la roue motrice 40 tournera dans le sens des aiguilles d'une montre vers une position déterminée par les butées 76 entrant en contact avec les extrémités 77 des boutonnières 74, les tiges 80 seront poussées à l'extérieur des articulations 90 et ces dernières tourneront dans un sens opposé à la direction des aiguilles d'une montre (figure 6). Chacune des tiges 84 passe à l'intérieur d'articulations 100 identiques aux articulations 90 décrites plus haut et sont pivotées sur le disque intermédiaire 34 de la plaque de fond 36. Cependant les articulations 100 et les tiges 84 sont orientées de façon que la roue motrice 42 tourne dans la direction des aiguilles d'une montre lorsque elle est vue à partie de la face avant 13 du flasque 30, et de façon que les tiges 84 soient rentrées. Lorsque la roue motrice 42 est tournée dans un sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, les tiges se déplacent vers l'extérieur de la méme manière qu'il a été décrit plus haut pour les tiges 80.Il est bien clair que les boutonnières 74 de la roue 42 ont une longueur identique aux boutonnières 74 de la roue 40 et que la longueur de cellesci est déterminée pour que les roues motrices occupent des positions permettant de faire passer les tiges 80 et 84 d'une position inclinée à une position relevée. Des montures à patins identiques désignés d'une façon générale par le répère 102 sont pivotées aux extrémités des tiges 80 et 84, et disposées à l'extérieur du flasque 30. En se référant plus particulièrement aux figures 3 et 6, chacune des montures 102 comporte un bloc parallélépipédique 104 pivoté sur une tige 80 ou 84 par une cheville 106. La surface extérieure du bloc 104 comporte une paire de supports à tenons 108 délimitant une paire de glissières 110 en relief de part et d'autre du bloc. Une paire de sabots 112 est montée de façon à pouvoir glisser sur les pièces à tenons 108 du bloc 104. Chaque sabot 112 comporte une mortaise 114 présentant des rainures 116 corncidant avec les glissières 110 des pièces à tenons 108. Un arretoir 118 qui peut faire partie du bloc 104 est positionné entre les pièces à tenons 108. En se référant plus particulièrement aux figures 1 et 2, l'appareil 10 est monté de façon amovible à l'intérieur d'un tuyau 120. Comme il a été mentionné, le tuyau 120 doit autre normalement le dernier élément d'une canalisation en cours de construction. L'élément de tuyau 122 suivant à souder sur la canalisation est positionné avec une extrémité 124 adjacente à l'extrémité 126 du tuyau 120 et le manche ou la poignée 20 de l'appareil 10 passe dans ce tuyau comme le réprésente la figure 1, La poignée 20 est maintenue dans une position qui place la liaison 24 pour fermer la vanne 21 lorsque l'appareil 10 est déplacé ou n'est pas utilisé. Lorsque la vanne 21 est fermée, l'air comprimé contenu dans le réservoir 16, communiquant par la vanne 21 avec la conduite 26, ne peut passer dans le groupe de conduites 28 vers les moteurs 56 et 58. L'ensemble de conduites 28 et les moteurs 56 et 58 sont mis à l'atmosphère libre par un évent d'échappement de la vanne 21 (non figuré). La figure 3 représente plus clairement l'ensemble 28 comprenant une conduite 29 reliée d'un côté à la vanne 21 et de l'autre à une vanne classique à trois voies 31. Une conduite 33 est reliée au raccord 31 et au moteur 56. Une conduite 36 est connectée au raccord 31 et passe dans une dérivation de la conduite 30. La conduite 35 est reliée au moteur 58. Ainsi, l'air comprimé passant dans la conduite 29 est envoyé par les conduites 33 et 35 aux moteurs 56 et 58. Les moceurs 56 et 58 sont d'un type qui fonctionne lorsque la source à air comprimé est appliquée sur les conduites 33 et 35. Les arbres 60 et 62 correspondants tournent ainsi en sens contraire aux aiguilles d'une montre lorsqu'ils sont observés par l'extrémité opposée du moteur. Si la source d'air comprimé n'est plus appliquée aux moteurs 56 et 58, les arbres 60 et 62 tournent en sens inverses. Ainsi, il faut comprendre que lorsque la vanne 21 est fermée par la poignée 20 les roues motrices 40 et 42 seront dans une position telle que les tiges 80 et 84 sont retirées et que les montures à patins 102 occupent une position adjacente sur les cotés du compartiment 30 comme le représentent les figures 3 et 4. D'autre part, la dimension de l'appareil 10 est telle que pour une dimension particulière de tuyaux, les montures 102 sont disposées à une distance prédéterminée les séparant des surfaces internes des parois d'un tuyau. Cependant lorsque les roues motrices 40 et 42 tournent, de façon que les tiges 80 et 84 soient relevées, les montures 102 viennent en contact avec les surfaces intérieures du tuyau comme le représentent les figures 2, 3 et 6. L'appareil 10 est amené en position à l'intérieur des tuyaux 120 et 122 en tirant sur la poignée 20 de façon que les montures à patins 102 reliées aux tiges 80 soient disposées exactement à l'intérieur de l'extrémité 124 de l'élément de tuyau 122, de même les montures 102 reliées aux tiges 84 sont positionnées exactement à l'intérieur de l'extrémité 126 du tuyau 120. La poignée 20 est ensuite tournée pour ouvrir la vanne 21 de façon à faire communiquer la source d'air comprimé contenue dans le réservoir 16 pour actionner les moteurs 56 et 58 par la conduite 26 et 1'ensemble 28. Les roues motrices 56 et 58 font tourner les roues motrices 40 et 42 en sens opposé, cependant que les tiges 80 et 84 se relèvent extérieurement dans une position telle que les montures à patins 102 prennent contact avec les surfaces internes des tuyaux 120 et 122. Les boutonnières 74 des roues motrices 40 et 42 précédemment décrites, sont disposées de façon telle que les roues motrices 40 et 42 tournent en sens opposés, la distance qui les sépare provoquant le déplacement des montures à patins 102 d'une valeur prédéterminée à partir des bords du compartiment 30. Ainsi, les montures à patins 102 entrent en contact avec les surfaces internes des extrémités 124 et 126 des tuyaux 122 et 120 qui sont fermement maintenus en position d'alignement. Une fois alignés, les tuyaux 120 et 122 peuvent être soudés ensemble. Après soudure, la poignée 20 est tournée pour obliger la vanne 21 à se fermer et l'air comprimé s'échappe des moteurs 56 et 58 par l'ensemble de conduites 28. Les montures à patins 102 sont déplacées vers l'intérieur du compartiment 30 et s'écartent de la surface intérieure des tuyaux 120 et 122. L'appareil 10 peut ensuite être déplacé dans l'élément de tuyau 122 en le tirant par la poignée 20 et l'opération est répétée pour faciliter la soudure d'un autre élément avec l'extrémité du tuyau 122. Lorsque l'air comprimé est envoyé dans les moyeurs 56 et 58, ce qui provoque la rotation des roues motrices 40 et 42, les montures à patins 102 sont déplacées vers l'extérieur des côtés du compartiment 30 pour venir en contact avec les parois du tuyau. Cependant, lorsque les montures à patins 102 sont déplacées extérieurement, elles sont également déplacées dans le sens des aiguilles d'une montre ou inversement. Ainsi en regardant par la face avant 13 de l'appareil 10, toutes les montures à patins 102 reliées aux tiges 40 se déplacent ensemble dans un sens opposé aux aiguilles d'une montre, c'està-dire dans un sens opposé dirigé vers l'extérieur des cotés du compartiment 30. Les montures à patins 102 reliés aux tiges 84 se déplacent toutes dans le sens des aiguilles d'une montre c'est-a-dire dans le sens dirigé vers l'extérieur des côtés du compartiment 30.Ainsi les montures à patins 102 auront d'abord un premier contact avec les parois du tuyau et se déplacent ensuite dans une direction perpendiculaire à l'axe du compartiment 30. En vue d'éviter des rayures ou autres détériorations de la surface intérieure des éléments de tuyau pendant l'alignement par suite du frottement des montures à patins 102 le long des parois du tuyau-, les sabots 112 glissent dans les blocs 104. Après un contact mutuel avec les parois du tuyau les sabots 112 glissent le long des supports à tenons 108 avec des sens opposés à ceux du mouvement des blocs 104 vers la position illustrée par la figure 6. Lorsque les montures à patins 102 sont retirées et ne sont plus en contact avec les parois du tuyau, les sabots 112 glissent en arrière par rapport à leur position d'origine, comme l'indiquent les figures 4 et 5.Ainsi une fois que le contact initial des sabots 112 est établi avec les parois du tuyau, ils restent dans une position qui empêche la détérioration de celles-ci. Bien que les éléments de tuyaux utilisés dans les canalisations sont souvent revêtus par une couche de plastique ou un autre matériau évitant la corrosion, il est souhaitable d'éviter les rayures ou la détérioration de -la couche. Afin d'être certain que les sabots 112 restent dans la position représentée par les figures 4 et 5, lorsque les montures à patins sont retirées, une paire de ressorts (non figurés) peut être disposée dans les blocs 104 et reliée aux sabots 112 de telle sorte qu'ils soient maintenus constamment dans la position désirée. Comme il a été indiqué, les montures à patins 102 reliées aux tiges 80 et les montures à patins 102 attachées aux tiges 84 se déplacent en sens opposés et dans des plans perpendiculaires à l'axe du compartiment 30 lorsqu'ils se déplacent extérieurement à partir des côtés de ce même compartiment. Ainsi, l'appareil 10 n'a pas tendance à tourner sur son axe lorsque les montures à patins 102 viennent en contact avec les surfaces intérieures du tuyau du fait que le moment de rotation provoqué par les patins 102 reliés aux tiges 84 est transféré par le moment de rotation produit par les montures reliées aux tiges 80. Lors de l'alignement d'extrémités d'éléments de tuyaux ayant des diamètres intérieurs légèrement différents, l'appareil 10 est utilisé de la même manière qu'il a été décrit plus haut. Les montures à patins 102 entrant en contact avec la surface interne d'un tuyau de plus faible diamètre se déplacent à nouveau extérieurement jusqu'à ce que la force motrice exercée soit égale à celle du moteur 56 ou 58 considéré. Les moteurs 56 et 58 ont une puissance prédéterminée pour ne pas provoquer une déformation importante du tuyau. D'autre part, du fait que les montures à patins 102 se déplacent généralement dans les directions parallèles à la surface interne des tuyaux, lorsqu'elles se déplacent à nouveau vers l'extérieur, les déformations qui pourraient en résulter sont régulières et l'extrémité d'un tube plus petit ne sera pas déformée ou ovalisée. De même les tuyaux de petit diamètre seront toujours disposés avec leur axe co#ncidant à celui d'un tuyau de plus grand diamètre, du fait que les montures à patins 102 contactant le plus petit tuyau parcourent une distance équivalente vers l'extérieur. REVENDICATIONS 10) Appareil pour aligner les extrémités d'éléments contigüs de tuyaux, caractérisé en ce qu'il comporte un compartiment cylindrique fermé à faces parallèles, une paire de roues motrices tournantes situées dans le compartiment, lesdites roues étant disposées parallèlement et concentriquement aux extrémités du compartiment, une pluralité de tiges espacées entre elles et pivotées sur les roues motrices, les tiges ayant une extrémité se prolongeant à l'extérieur du compartiment et pouvant glisser dans celui-ci, de telle sorte que la rotation des roues motrices oblige les tiges à se déplacer vers l'intérieur ou l'extérieur par rapport aux côtés du compartiment, chaque tige comportant à son autre extrémité une monture à patins pour prendre contact avec la surface interne d'un élément de tuyau, des moyens d'actionnement reliés au compartiment pour entraîner les roues motrices dans des sens déterminés montés sur le compartiment et des moyens montés sur le compartiment permettant de le déplacer dans le tuyau. 20) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement des roues motrices comportent une paire de moteurs mus à l'air comprimé, montés sur les faces opposées du compartiment, chacun des moteurs possédant un arbre de commande relié à l'une des roues motrices, des ensembles de conduites reliés à une source d'air comprimé pour chacun des moteurs, une vanne pour l'ensemble des conduites, commandant le débit d'air comprimé, montée sur la face avant du compartiment, des moyens pour ouvrir ou fermer la vanne à partir d'une extrémité extérieure d'un élément de tuyau. 30) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la monture à patins comporte un bloc parallélépipédique pivoté sur ladite monture, chaque bloc comportant un support à tenons s'étendant le long de la surface extérieure et placé perpendiculairement à l'axe du compartiment, une paire de sabots montée à glissière sur le support à tenons, de telle sorte que lors d'un premier contact avec la surface interne d'un tuyau les sabots s'immobilisent par rapport à ce dernier. 40) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des montures à patins comporte des moyens élastiques reliés au bloc et aux sabots pour maintenir ceux-ci constamment dans une position déterminée sur les supports à tenons. 50) Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens permettant de déplacer le compartiment à l'intérieur d'un tuyau comportent un châssis solidaire de la face arrière dudit compartiment, des roues pivotées sur le châssis pour déplacer celui-ci dans le tuyau. 60) Appareil suivant la-revendication 5, caractérisé en ce que la source d'air comprimé est contenue dans le réservoir monté sur le châssis.