Brevet FR2220319A1 — publié le 19741004

La présente invention a pour objet la mise au point d'un procédé mécanique de nettoyage à sec par l'intérieur de conduites enterrées ou aériennes pour fluides ou gaz. Au fur et à mesure des années d'exploitation de la conduite, il se dépose contre la paroi interne des dépôts de dureté variable qui provoquent le rétrécis semez progressif du diamètre nominal. Il en résulte une diminution parfois sensible du débit et une gêne sérieuse pour l'exploi- tant. Lorsque le tuyau s'est maintenu en bon état, il est financièrement très rentable de procéder à un nettoyage de la canalisation. L'encressement intérieur des anciennes conduites est parfois compliqué par la présence de joints fuyards qu'il faut, pour des considérations financières et de sécurité, colmater durablement.Le colmatage localisé des joints fuyards nécessite, quelle que soit la technique appliquée, un nettoyage en profondeur de la conduite au droit de chaque joint. Une autre technique consiste à mettre en place, en continu, à l'intérieur es des tuyaux, une couche protectrice de produit sélectionné. L'accrochage de ce produit ne peut se faire durablement que sur une paroi absolument vierge de toutes impuretés, dloù nécessité d1un nettoyage efficace. Enfin, une autre technique connue "tubage" préconise la mise en place dlun nouveau tube dans une canalisation existante. Son intérêt évident est d'introduire un tube d'un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur de la canalisation existante. Là encore, un nettoyage efficace s'impose ce qui facilite d'autant l'introduction. Le nettoyage à sec présenté ici, est d'un intérêt particulier pour les exploitations gazières, car il évite les nombreux incon vénier;ts consécutifs aux nettoyages hydrauliques. Le processus d'exploitation du procédé est défini suivant 35 figures dessinées sur 14 planches. Le numérotage des détails permet une meilleure compréhension du texte descriptif ci-dessous Le tracé de la canalisation à traiter est repéré suivant les plans ou repères fournis par l'exploitant. En l'absence dréle, ments, on aura recours à un détecteur.Le coût élevé des travaux de terrassements impose de choisir judicieusement le nombre et ltemplacement des excavations à réaliser. Gracie au réglage aisé des têtes tranchantes de l'appareil et de la possibilité de passer dans tous les coudes à l'exception des coudes de 90 et 45 degrés, il faut rechercher ltexécution de tronçons moyens de 250 à 300 ml. Des niches de 1,50 x 1,50 mètre à une profondeur variable per mettent la découpe de manchettes de un mètre de long pour l'introduction de l'appareillage de nettoyage. I1 convient ensuite de pénétrer une première fois à travers la canalisation entre deux niches afin de ramener le câble de treuil auquel sera fixé l'appareillage de nettoyage. I1 existe des méthodes spectaculaires d'introduction, mais sur des tronçons de 300 mètres, llexpérience conseille la méthode suivante qui ne craint, ni les poches d'eau, ni les rétrécissements importants dûs à l'encrassement de la conduite. Le mode opératoire indiqué sur la planche I consiste à pousser un ensemble de tiges assemblées à 1 t avancement par un moteur pneumatique rotatif monté sur un chariot (figure 3) la tige de tête est précédée d'un outil sélectionné (figure 4 ou 5) qui est introduit dans le tuyau 4.L'opérateur met en marche le moteur, les tiges tournent et enfoncent dans le tuyau au fur et à mesure de l'avance du chariot. Ensuite débrancher la tige, reculer le chariot de 10 mètres, adapter une nouvelle tige et poursuivre ltopération jusqu'à ce que l'outil sorte à la deuxième excavation 5. Le premier treuil électrique 7 est monté à cheval sur l'excavation sur deux traverses métalliques qui débordent largement de part et d'autre de la niche. Les treuils seront branchées sur une génératrice de courant 3. Le cible du treuil 7 est attaché à la tête de tiges qui extraites progressivement le ramène jusqu' la première niche 6. I1 ne reste plus qu'à placer le deuxième treuil 8 et le dispositif de nettoyage en va-et-vient est en place. Le principe très simple de nettoyage mécanique est expliqué sur la planche II (figure 6). Le treuil 8 est placé sur la niche 6 le câble passe adDur du dispositif de guidage 12 et, sur le compresseur 9, on branche le flexible avec robinet 11. Du côté de la niche 5, le treuil 7 est en place et le câble passe autour du dispositif de guidage 13. Amener par l'intérieur du tuyau 4 le câble du treuil 8 et le flexible 11 jusqu'à la fouille 5. Fixer au cible l'outil tranchant à vibration interne 14, puis la coupole 15 d'extraction des déchets. Brancher le flexible d'air sur l'aiguille vibrante placée au coeur de l'appareil 14 et introduire ltensmmble dans le tuyau 4 après avoir réglé le diamètre de coupe de l'outil 14 et le diamètre de la coupole d'extraction 15. Le câble du treuil 7 est fixé à l'arrière du train d'outillage 14 et 15, le tambour du treuil 7 est libéré et tourne à vie, ce qui permet au câble de se dérouler sans freinage. L'opérateur A placé dans la niche 6 ouvre le robinet d'air 11, actionne le treuil 8 et le train d'appareillage avance dans la canalisation 4.Au fur et à mesure, l'opérateur A retire le flexible d'air 11 et l'enroule dans le fond de la niche 6. Lorsque lZappareil 14 et la coupole 15 sont sortis de la conduite en 6, l'opérateur A arrête le treuil 8, ferme le robinet dtair 11 et récupère les déchets extraits. I1 desserre les lamesressort de l'appareil à deux têtes 14 et resserre la coupole 15 à son diamètre minimum, libère le tambour du treuil 8, introduit dans la canalisation 4 la coupole 15 et l'outil 14, ouvre le robinet d'air 11 et avertit par talkie-walkie l'opérateur B placé en 5. Celui-ci actionne le treuil 7 et le train d'appareillage de nettoyage revient dans le sens opposé. L'outil 14 travaille normalement alors que la coupole 15 fait un passage à vide dans ce sens. Ces manoeuvres de va-et-vient sont très rapides lorsque les deux opérateurs ont synchronisé leur action. En relâchant progressivement les diamètres de coupe de l'outil tranchant, on obtient en un temps très court, sans fatigue inutile, nnettoyage parfait Lorsque les diamètres de l'outil 14 et de la coupole 15 sont identiques au diamètre intérieur de la canalisation 4,.l'opération de nettoyage est terminée. La planche 1II représente un train d'appareillage mécanique composé de l'appareil mécanique (figure 8) constitué d'une cage cylindrique 18 terminée aux deux extrémités par les anneaux de tirage 29 et 28. Cette cage 18 emprisonne une aiguille vibrante souple 16. Une manchette cylindrique 17 est fixée autour de la cage 18, elle est interchangeable suivant le diamètre des canalisations à traiter Une double-couronne de lames-ressort 20 et 22 en acier traité est vissée sur la manchette 17. De part et d'autre de chaque lameressort 20 est fixée une molette de coupe-tubes 19. En extrémités des lames-ressort 22 sont fixés, selon la nature des dépôts et incrustations, soit une brosse métallique 21 (planche V - figures 11 et 12) soit un couteau plat 23 à petite molette (planche V figures 13 et 14). Le réglage de l'appareil se fait par un corset réglable grace à 4 tendeurs 26 qui écartent deux cerceaux 25 placés de part et d'autre des tendeurs 26. Ces cerceaux en s'écartant appuient sur les lames-ressort et les resserrent ou les desserrent à volonté.A noter que l'appareil possède au minimum deux têtes à 20 outils spéciaux, ce qui fait au total 40 outils de coupe, qui par l'effet de vibration transmis par l'aiguille vibrante, viennent à bout dans un temps très limité des incrustations et dépôts les plus coriaces. l'appareil d'extraction des déchets (figure 7) est une coupole en caoutchouc résistant 34 placée dans un fond composé de lames-ressort 33 placées en croix, le tout raidi au centre par une tige filetée 35. Le système "parapluie" permet en vissant ou dévissant le contre-écrou 32 d'ouvrir ou refermer la coupole Les détails de construction de cet outil figurent sur la planche IV (figures 9 et 10). Sur la figure 10, la coupole est représentée en traits pleins en position ouverte de travail, et en traits pointillés en position réduite pour le retour à vide. Sur la planche VI (figures 15 et 16), l'outil de nettoyage dessiné est adaptable aux diamètres de canalisations de 150, 175 et 200 mm Le cas échéant on peut étendre son utilisation aux diamètres 100 et 125 mm, mais le passage est plus limité dans les coudes. Sur la figure 16, les lames-ressort tracées en pointillé sont dans leur forme initiale de fabrication. Leur grande flexibilité permet de les resserrer sensiblement, mais leur poussée sur la paroi interne de la canalisation sera constante et puissante. Le choix de la brosse ou du couteau plat dépend de la nature du dépôt à éliminer. Pour les incrustations tendres ou en plaquettes facilement dissociables, les brosses suffiront après le passage des molettes de tête. Par contre les couteaux plats à petites molettes découpent en lamelles les croûtes plastiques ou bitumineuses fixées à la paroi interne de la canalisation. Sur la planche VII (figures 17 et 18), l'appareil représenté est adaptable aux diamètres 250, 300 et 350 mm. il est identique à l'outil ci-dessus à l'exception de la manchette cylindrique interchangeable qui devient plus conséquente et du nombre d'outils tranchants qui passe de 40 à 56. Sur la planche VIII (figures 19 et 20) l'outil figuré s'adresse à des diamètres de 400, 450, 500 et même 600 mm. La manchette cylindrique est encore plus importante et le nombre des outils tranchants atteint au total des deux têtes 64 pièces. Pour la construction d'appareils plus importants, il suffit de monter une aiguille vibrante plus puissante, une cage cylindrique plus longue et plus grosse, et un plus grand nombre d'outils tranchants. Par contre la longueur des tronçons à nettoyer diminuera. A partir du diamètre 700 ou 800 mm les ouvriers peuvent pénétrer directement à l'intérieur de la canalisation et procéder à un nettoyage manuel. Toutefois une ventilation efficace du conduit s ' imposera. Les coupoles d'extraction sont à fabriquer au même nombre que les appareils de nettoyage ci-dessus soit trois pièces pour les diamètres de 150 à 600 mm. Leur ouverture de travail dans un sens, sera toujours identique à celle de l'outil de nettoyage. Une autre méthode de nettoyage (planche IX - figure 21) peut être mise en oeuvre selon les circonstances. Cette méthode consiste à passer à l'intérieur de la canalisation, en va-et-vient, l'appareillage (figure 23). I1 est composé d'un moteur pneumatique 37 monté sur roulettes 36 qui entraine dans un sens ou dani'autre, une sorte d'hélice 38 (figure 22) à 3 plats très souples et tranchants. Suivant le processus habituel le train d'outillage est déplacé lentement dans la canalisation et grace à une rotation rapide de l'hélice, les grattoirs 38 disloquent les croûtes et dépôts. Le raccord spécial (tourne fou) 43 autorise la marche dans les deux sens. L'aspirateur électrique 47 placé en 5 élimine les poussières dégagées par l'appareillage. Les fers plats 38 selon leur position entre les plateaux 39 permettront de traiter trois diamètres consécutils de canalisations. Ainsi, comme pour les positions 5, 6 et 7, trois têtes interchangeables suffiront pour couvrir la gamme des diamètres allant de 150 à 600 mm. Le nettoyage mécanique à sec peut-être cotlété par un brossage centrifuge général de l'intérieur de la canalisation. Le mode opératoire (planche X - figures 24 et 25) est similaire au nettoyage mécanique (planche II). En 5 on place un aspirateur électrique 47 qui comme les treuils 8 et 7 est alimenté par le génie, rateur 3. Le compresseur 9 placé en 6 pimente par son flexible 11 l'appareillage (figure 25) qui est constitué d'un moteur pneumatique rotatif 37 monté sur roulettes 36 entraînant une brosse longue cylindrique 44 tournant à une vitesse sélectionnée. Laspi- rateur 47 élimine systématiquement les poussières dégagées par la brosse 44. L'adjonction d'un raccord fou 45 autorise le mouvement en va-et-vient.Le moteur et la brosse tournent dans un sens à l'aller et dans l'autre sens au retour. Ce brossage centrifuge permet de mettre le métal de fila canalisation 4 à nu et de découvrir les joints pour Le brossage localisé des joints fuyards expliqué ci-dessous. Le colmatage par l'intérieur de joints fuyards nécessite un traitement en profondeur de chaque joint du tronçon à traiter. Ce travail est réalisable suivant processus défini sur la planche XI (figure 26). On retrouve à nouveau le matériel (treuils, génératrice, compresseur, aspirateur). Le train d'outillage (figure 27) comprend un détecteur de joints, le moteur pneumatique rotatif 37 qui entrain une brosse métallique étroite 46. Le raccord fou 45 permet le mouvement en va-et-vient. Le moteur et la brosse tournent dans un sens à l'aller et dans l'autre au retour. Le détecteur de joints est matérialisé sur la planche XII (figures 28 et 29). Ctest en fait une cage métallique cylindrique contenant à l'arrière une pile 48 et à l'avant soit une lampe-témoin ou une sonnerie électrique 49.En tête du localisateur de joints, est fixée une couronne inerchangeable suivant les diamètres. Cette couronne supporte 8 tiges 54 à écartement réglable. Suivant figure 29, lorsque l'appareil se déplace dans le tuyau 4, les têtes 52 glissent le long de la paroi interne, les ressorts 53 sont comprimés et les contacteurs 51 ne sont pas en contact. Au passage d'un joint, la tête 52 de la tige 54 pénétre dans le creux du joint, ce qui a pour effet de décomprimer le ressort 53 qui repousse la tige 54 vers l'extérieur entrainant le contact des contacteurs 51 et la mise en marche de la sonnerie 49. Dans le sens de travail niche 5 vers niche 6, la détection du joint se fait en tirant manuellement l'équipement moteur à l'arrêt ce qui permet dtentendre très clairement la sonnerie grâce au phénomène de résonnance dans les tuyaux métalliques enterrés. L'arrêt au droit du joint est donc instantané. Ensuite remettre en marche le moteur pneumatique 37 qui entrain la brosse 46, et actionner par petits à coups le treuil électrique pour avancer au ralenti et brosser sur une longueur égale à l'ensemble des trois outils (figure 26) plus 20 cm. Arrêter le moteur et le treuil et détecter par tirage manuel le prochain joint. Dans le sens de travail niche 6 vers niche 5, l'opérateur B placé en 5 détecte le joint en tirant le câble attaché à l'appareillage. Lorsque la sonnerie retentit, il arrête le tirage. Ltopérateur A placé en 6 recule llappareillage de sa longueur totale plus 30 cm et met en marche le moteur pneumatique. L > opérateur B actionne le treuil 7 très lentement et le brossage désiré se réalise sans dif ficulté. Puis il arrête le treuil 7 et l'opérateur A coupe l'air du moteur pneumatique ce qui permet à l'opérateur B de détecter le joint suivant. La forme spéciale de la tête de tige 42 permet, en tirant énergiquement, de la dégager du creux formé par le joint, ce qui a pour effet de rétracter la tige 54 en comprimant le ressort 53 et de séparer les contacteurs 51 qui coupent ainsi le circuit et arrêtent la sonnerie 49. Llaspirateur 47 placé en 5 évacue systématiquement les poussières dégagées lors du brossage localisé. La reconstitution de la canalisation nettoyée 4 au droit des coupes de I mètre dans les niches 6 et 5 peut se réaliser aisément par le montage (planche XIII - ligures 30, 31 et 32) de deux manchettes préfabriquées de longueur 0,60 mètre. De part et d'autre de ces manchettes à brides, on place sur le fût de la canalisation 4 une bride folle 55 et un joint torique en caoutchouc. Avant boulonnage du joint central, placer un joint plat caoutchouc pour assurer l'étanchéité. Assembler par boulonnage les joints à brides aux deux extrémités après avoir placé correctement le joint torique légèrement tendu. Le perçage intérieur se réalise en atelier suivant un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de la canalisation 4. Par mesure d'économie, les brides se découpent dans des profilés larges-plats de 20 mm d'épaisseur et le nombre de trous de boulons est limité à 8.Le tuyau acier-non revêtu est de qualité courante. Dans le cas explicité planche XIV (figure 34) on utilise un tuyau revêtu à llextérieur par un enrobage compose de soie de verre trempée dans un bain chaud de brai. La protection cathodique des autres raccordements (figures 32, 33, 34 et 35) sera assurée suivant la même méthode. La planche XIII représente un raccordement classique droit et un raccordement courbe. La planche XIV laisse entrevoir les nombreuses applications de cette méthode figure 33 = raccordement avec possibilité de dérivation figure 34 = raccordement grande longueur pour introduction du nouveau tuyau dans les tubages figure 35 = raccordement provisoire de tronçons pour mise à l'essai dletanchéité à l'air ou à l'eau. Une manchette 61 aménagée est mise en place ainsi qu'une plaque de barrage 62 dans le joint à brides central. Après essais, remplacer la manchette 61 par une manchette classique 56 et retirer la plaque de barrage 62 rem placée par un joint plat caoutchouc. Ce mode de raccordement ne nécessite pas de main-d'oeuvre très qualifiée. Il est réalisable instantanément sur le tas par l'en- treprise qui est libérée des lourdes sujétions de délais de livraison. REVENDICATIONS 1. Procédé pour nettoyage à sec de canalisations d'eau, de gaz et autre fluides, par utilisation d'un appareillage tranchant et vibrant se déplaçant en va-et-vient dans les tuyauteries aériennes ou enterrées. 2. Procédé pour ramonage de la canalisation par utilisation d'un grattoir rotatif en hélice actionné par un moteur pneumatique introduit en va-et-vient dans la tuyauterie. 3. Procédé pour brossage centrifuge généralisé de la conduite après application des procédés suivant revendications 1 et 2. 4. Procédé pour brossage centrifuge localisé par détecteur au droit des joints de tuyauteries fuyardes après application des procédés suivant revendications 1, 2 et 3. 5. Procédé pour reconstitution des canalisations au droit des coupes pour introduction des appareillages suivant revendications 1, 2, 3 et 4. 6. Appareil de nettoyage utilisable pour le procédé suivant revendication 1, caradtrisé par la mise en place au coeur de l'outil d'une aiguille vibrante et une double couronne de molettes ou brosses placées de chaque côté. Gracie à la flexibilité des lames-ressorts utilisées, trois appareils suffisent à couvrir la gamme des diamètres 100 a 600 mm. 7. Appareil d'extraction des déchets utilisablex pour le procédé suivant revendication 1, réglable suivant le système parapluie. Trois appareils suffisent également à couvrir la gamme des diamètres 100 à 600 mm. 8. Appareillage de ramonage utilisable pour le procédé suivant revendication 2, caractérisé par l'introduction à de la conduite d'un moteur pneumatique monté sur roulettes. Le moteur entraîne un grattoir flexible et tranchant à une vitesse de rotation déterminée. Les supports de grattoirs en hélice sont interchangeables et trois appareils suffisent à couvrir la gamme des diamètres 100 à 600 mm. L'évacuation des poussières est assurée par un aspirateur électrique. 9. Appareillage de brossage généralisé utilisable pour le procédé suivant revendication 3, composé d'un moteur pneumatique monté sur roulettes. Le moteur entraîne dans les deux sens en va-et-vient une brosse large cydindrique à une vitesse déterminée. L'évacuation des poussières est assurée par un aspirateur élec trique. 10. Appareillage de brossage localisé utilisable pour le procédé suivant revendication 4, constitué d'un moteur pneumatique monté sur roulettes. Le moteur entraîne dans les deux sens va-etvient une brosse métallique étroite à une vitesse déterminée. L'évacuation des poussières est assurée par un aspirateur électrique 11. Appareil de détection de joints utilisable pour le procédé suivant revendication 4, constitué d'une pile électrique alimentant une sonnerie qui se déclenche lorsque deux contacteurs se touchent au passage du joint à localiser. 12. Raccords à brides sur brides folles découpées au diamètre désiré et variable suivant la nature et le type de la canalisation existante. 13. Manchettes à brides assemblées sur brides folles percées à un diamètre variable suivant la nature et le type de la canalisation existante. L'étanchéité est assurée par un joint torique caoutchouc légèrement tendu.