Brevet FR2393223A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour obturer l'extrémité d'un tuyau d'où s'échappe un fluide. L'invention a pour but de stopper l'écoulement d'un fluide sous pression au niveau de 11 extrémité libre d'un tuyau, par exemple lorsque le tuyau a éclaté accidentellement, et qu'il n1 existe aucun moyen efficace pour faire cesser l'arrivee du fluide dans le tuyau. L'invention s'applique notamment à l'obturation du tuyau d'écoulement d'un puits de pétrole. Un dispositif suivant l'invention, pour obturer ltextrémité d'un tuyau, est caractérisé en ce qu'il comprend - une vanne en deux parties démontables délimitées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe d'une surface cylindrique interne de la vanne destinée à venir s'adapter contre la surface externe du tuyau à obturer, - des moyens pour serrer l'une contre l'autre les deux parties de la vanne de part et d'autre du tuyau, - un organe obturateur placé à une extrémité du corps de vanne, et susceptible d'obturer l'orifice de sortie de la vanne. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'organe obturateur est constitué par une plaque montée pour coulisser dans l'ex- trémité correspondante de la vanne, sous l'action d'un dispositif de commande à vis, cette plaque étant perpendiculaire à l'axe de la surface cylindrique interne de la vanne. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on prévoit au moins un joint pour assurer l'étanchéité entre la surface externe du tuyau et la surface cylindrique interne du disoogitif. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la vanne comporte, en amont de ltorgane obturateur par rapport au sens de circulation du fluide, un corps de serrage cylindrique en deux parties, tandis que des pattes de fixation sont montées en regard les unes des autres sur les deux parties et sont susceptibles de recevoir des boulons de serrage d'axes orthogonaux à l'axe de la surface cylindrique interne de la vanne. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les moyens permettant de serrer l'une contre l'autre les deux parties de la vanne de -part et d'autre du tuyau comprennent plusieurs boulons de serrage placés pour maintenir l'un contre l'autre deux bords adjacents desdites parties, les deux autres bords adjacents situes en un emplacement diamétralement opposé aux boulons étant articulés l'un sur l'autre par l'intermédiaire d'un pivot parallèle à llaxe de la surface cylindrioue interne de la vanne. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les moyens permettant de verrouiller la vanne sur le tuyau comprennent un collier en deux parties susceptible d'être bloqué autour du tuyau à obturer, à distance de l'extrémité ouverte dudit tuyau, et plusieurs barres de traction régulièrement espacées les unes des autres autour de l'axe du tuyau, chaque barre reliant le collier à un levier monté pour pivoter sur le corps de serrage de la vanne, de façon que ce levier tende à s'enfoncer dans le tuyau en direction de l'axe lorsque la vanne tend à s'éloigner du collier. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque barre de traction est réglable en longueur et articulée sur une première extrémité du levier correspondant par l'intermédiaire d'un premier pivot, la deuxième extrémité du levier étant située en regard d'une ouverture prévue dans la surface cylindrique interne du corps de sex#age,en amont de l'organe obturateur par rapport au sens d'écoulementdu fluide dans le tuyau, tandis qu'un deuxième pivot, parallèle au premier, sensiblement orthogonal à l'axe de la surface cylindrique interne de la vanne, et solidaire d'une chape fixée extérieurement sur le corps de serrage, est engagé dans le levier en un emplacement situé, entre les deux extrémités du levier, plus près de la deuxième extrémité que de la première. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'orifi- ce de sortie de la vanne, situé à l'opposé du corps de serrage venant sta- dapter contre la surface externe du tuyau à obturer par rapport à ltempla- cement réservé à ltorgane obturateur, comporte une bride de montage susceptible de recevoir un autre organe également pourvu d'une bride, ou bien un bouchon amovible obturant hermétiquement l'orifice de sortie de la vanne. Un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte les opérations successives suivantes: - on fixe le corps de serrage de la vanne sur le tuyau, à proximité de l'extrémité ouverte du tuyau, l'organe obturateur étant en position de pleine ouverture - on fixe le collier sur le tuyau, à une certaine distance de l'ex- trémité ouverte du tuyau - on relie le collier au corps de serrage par l'intermédiaire des barres de traction, et on tend ces barres, ce qui provoque le pivotement des leviers puisque le collier est fixe . l'une des extrémités de chaque levier tend à s'enfoncer dans le tuyau à obturer - on ferme la vanne en amenant organe obturateur en travers de l'orifice de sortie de la vanne. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on stoppe parfaitement l'écoulement du fluide, après avoir fermé la vanne, en confectionnant des soudures tout au long des divers plans ou surfaces de joint entre les deux parties de la vanne, et entre la vanne et le tuyau, tandis qu'on branche un nouveau départ d'installation sur la bride de la vanne. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue latérale d'ensemble du dispositif suivant l'invention. - Figure 2 est une vue éclatée de ce dispositif. - Figure 3 est une vue de dessus de ce dispositif. - Figure 4 est une section IV-IV (fig i). - Figure 5 est une section V-V (fig 4). - Figures 6 à 9 sont des vues latérales illustrant les phases successives du procédé pour la mise en oeuvre du dispositif. - Figure 10 est une section partielle V-V (fig 4) montrant la pénétration d'un levier dans le tuyau. On a représenté sur les dessins un dispositif suivant l'invention, comprenant essentiellement un corps de vanne I et un collier 2 reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire de trois barres de traction 3. Le corps I est muni d'un organe obturateur plat coulissant 4, qui est solidaire d'une tige filetée 5 engagée dans un volant de commande 6. L'orifice d'entrée du corps de vanne 1 est solidaire d'un corps de serrage cylindrique allongé 7, tandis que son orifice de sortie est bordé par une bride de montage 8 susceptible de recevoir soit un bouchon amovible 9, soit une autre bride de montage Sa solidaire d'un organe quelconque. La surface interne du corps de serrage 7 est prévue pour venir s'adapter sur la surface externe du tuyau 10 à obturer, avec interposition d'un joint d'étanchéité 11. L'ensemble du corps I et du corps de serrage 7 est en deux parties 12 et 13, ces deux parties étant délimitées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe du corps 7, et perpendiculaire à la direction des dé placements de l'organe obturateur 4. Les deux parties 12 et 13 sont articulées l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'un pivot latéral 14 parallèle à l'axe du corps de serrage 7. A un emplacement diamétralement opposé au pivot 14 par rapport à l'axe du corps de serrage 7, ce corps de serrage est muni de pattes de fixation externes 15 qui reçoivent chacune un boulon de serrage 15a. Le collier 2 est, comme la vanne elle-même, fait en deux parties 16 et 17 délimitées de part et d'autre d'un plan passant par son axe. Les deux parties 16 et 17 sont articulées l'une sur l'autre par l'intermédiai- re d'un pivot latéral 18 parallèle à l'axe du collier, et diamétralement opposé à des pattes de fixation 19 recevant des boulons de serrage 20. Du côté du collier 2, chacune des trois barres de traction 3 est engagée dans un trou d'une console 21 solidaire extérieurement du collier, et bloquée par l'intermédiaire d'un écrou que l'on peut visser ou dévisser pour ajuster la longueur de la barre de traction, cet écrou 21a étant engagé sur l'extrémité libre de la barre. Du côté du corps 1, chaquue barre de traction 3 est articulée sur une première extrémité d'un levier 22 par l'intermédiaire d'un pivot 23. Une deuxième extrémité du levier 22 est située en regard d'une ouverture 24 du corps de serrage 7. Le levier 22 est articulé sur le corps de serrage 7 par l'intermédiaire d'un pivot 25 orthogonal à l'axe du corps de serrage 7, parallèle au pivot 23, et traversant ledit levier 22 en un emplacement intermédiaire rapproché de sa deuxième extrémité.Le pivot 23 est maintenu par ses deux extrémités dans une chape 26 solidaire extérieurement du corps de serrage 7 (fig 5). Le procédé pour la mise en oeuvre de ce dispositif comprend les opérations successives suivantes a) Soit à obturer un tuyau 10, tandis qu'un jet de fluide sous pression 27 s'échappe en permanence par son extrémité supérieure ouverte 28. Pour commencer, on fixe le corps de serrage 7 sur le tuyau 10, de façon que l'extrémité 28 soit située en amont de l'emplacement réservé à l'or- gane obturateur 4 par rapport au sens d'écoulement du fluide (fig 6). On peut effectuer cette fixation sans devoir faire traverser le jet 27 par un quelconque organe à aucun moment, grâce à la division en deux parties 12 et 13. L'organe obturateur 4 est préalablement placé en position d'ouverture. b) On fixe le collier 2 sur le tuyau, en aval du corps de serrage 7 par rapport au sens d'écoulement du fluide (fig 7). Pour effectuer cette fixation, on sépare momentanément les deux parties 16 et 17 du collier, puis on les place de part et d'autre du tuyau. On monte en même temps les barres de traction 3 et les leviers 22, puis, une fois le collier 2 bloqué, on tend les barres 3 en vissant les écrous 21a. Chaque barre de traction 3 maintient tendue vers le bas la première extrémité du levier 22 qui lui est associé, si bien que la deuxième extrémité de ce levier 22 pivote à travers l'ouverture 24 de la paroi 7, en tendant à s'enfoncer dans le tuyau 10. Cette deuxième extrémité peut se comporter avec le tuyau 10 comme un simple frein.Elle peut aussi, éventuellement, s'enfoncer plus ou moins dans le tuyau en le déformant localement (fig 10) pour assurer un véritable verrouillage de la vanne sur le tuyau. Les trois leviers 22 étant répartis à des intervalles de 1200 les uns des autres autour de l'axe du tuyau 10, leur action assure une puissante fixation du corps de serrage 7 sur le tuyau 10. c) On ferme la vanne en tournant le volant de commande 6 de manière à amener l'organe obturateur 4 en travers du jet 27 (fig 8). Si le fluide du tuyau 10 est sous une forte pression, cette pression tend naturellement à repousser la vanne vers le haut. Cependant, tout déplacement de la vanne vers le haut ne tend qu'à resserrer les deuxièmes extrémités des leviers 22 contre le tuyau 10, c'est-à-dire à renforcer la fixation de la vanne sur le tuyau 10. La tension préalable- des barres de traction 3 évite les a-coups qui pourraient se produire si la vanne était libre de glisser autour du tuyau sur une certaine distance avant d'être brusquement arrêtée dans son mouvement par une tensinn des barres de traction 3. d) La vanne étant fermée, on peut assurer une étanchéité parfaite en confectionnant des cordons de soudure 30 tout au long des divers plans ou surfaces de joint délimités d'une part entre les deux parties 12 et 13 de la vanne, et d'autre part entre la vanne et te tuyau 10 (fig 9). On peut utiliser la bride de montage 8 soit pour la fixation d'un bouchon amovible 9, soit pour la fixation d'une autre bride de montage Sa solidaire d'un tuyau ou d'un organe quelconque constituant le point de départ d'une nouvelle installation. Par la suite, la vanne pourra très bien être laissée en place et être utilisée normalement au même titre qu'une vanne de type classique. On notera que l'utilisation des leviers 22, des barres de traction 3 et du collier 2 est facultative. En effet, lorsque le fluide qui s'échappe du tuyau à obturer n'est pas sous une pression très forte, la vanne peut être fixée d'une manière suffisamment puissante par le seul serrage des deux parties 12 et 13 l'une contre l'autre de part et d'autre du tuyau. L'utilisation de la bride de montage 8 est aussi facultative. On ne sortirait pas du domaine de l'invention en réalisant un dispositif suivant le même principe de base, mais sous une forme légèrement modifiée, par exemple en fonction des diverses variantes énumérées ci-dessous. On peut remplacer l'articulation des deux parties 12 et 13 par charnière, c'est à dire par pivot latéral 14, par un autre jeu de pattes de fixation 15 et de boulons de serrage 15a. Au lieu d'utiliser des boulons coopérant avec des écrous simples, on peut utiliser des boulons articulés sur l'une des deux parties 12 ou 13, et des écrous à volant de manoeuvre. On peut prévoir différents types de vannes : à passage direct, à tiroirs, à simple ou double opercule, à fermeture manuelle, pneumatique, électrique ou hydraulique. Le corps de serrage 7 peut être nu ou être revêtu intérieurement d'un matériau d'étanchéité. Le matériau d'étanchéité peut être placé non seulement entre le tuyau 10 et le corps de serrage 7, mais aussi entre les deux parties 12 et 13 de la vanne. Ce matériau peut être adapté à la nature et aux caractéristiques du fluide passant dans le tuyau 10 :ce matériau peut être un alliage, du plomb, de l'aluminium, du cuivre, du caoutchouc, da l'élastomère tel que connu sous la dénomination commerciale de "TEFLON". Ce matériau peut soit être fixé à l'intérieur du corps de serrage 7, soit mis en place juste avant ltopération de serrage. L'intérieur du corps de serrage 7 peut, au lieu d'être cylindrique, être conique et aller en s'évasant dans le sens de passage du fluide du tuyau 10. Dans ce cas, la surface externe du joint Il a une forme conique complémentaire de celle du corps de serrage, tandis que la surface interne du joint 11 reste cylindrique pour rester adjacente au tuyau 10. Si la vanne tend alors à glisser du coté aval par suite d'une forte pression du fluide, le glissement des -surfaces coniques respectives du joint Il et du corps de serrage 7 ltune sur l'autre a pour action de resserrer la fixation de la vanne sur le tuyau. En fonction de la nature du fluide circulant dans le tuyau 10, on peut réaliser le dispositif en métal, en matière plastique ou en un tout autre matériau approprié. Si le tuyau à obturer s'est rompu à proximité d'un coude ou d'un raccord en "T", le corps de serrage 7 peut être réalisé de façon à épouser exactement la forme du coude ou celle du raccord en T. Dans ces cas, le plan de joint des deux parties 12 et 13 de la vanne contient la ligne médiane du coude ou celles des branches du raccord en T. Le corps de serrage 7 peut aussi être réalisé de façon à s'adapter autour d'un emplacement de la canalisation où se trouve un change#ent de diamètre extérieur. Parmis les avantages du dispositif suivant l'i-nvention, on citera les suivant : Le dispositif suivant l'invention peut être prévu à titre de sécu rivé, pour parer à toute rupture éventuelle de canalisation dans les in destries utilisant Bes fluides, des liquides, des gaz ou de la vapeur. Le dispositif suivant l'invention permet de juguler rapidement une fuite au niveau d'une canalisation de fluide sous faible ou forte pression, et à toutes températures sans danger pour le ou les manipulateurs. Le dispositif reste toujours utilisable en cas de rupture d'une canalisation dans laquelle circule un fluide sous pression, lorsqu'il n'existe aucune possibilité de stopper l'écoulement du fluide par une action quelconque en amont de ltemplacement de la rupture. Ainsi, cela peut provenir soit d'un manque de vanne de sécurité, soit d'une rupture de cette vanne, soit d'une avarie rendant cette vanne inutilisable. Le dispositif peut être utilisé au niveau du sol, sur une plate-forme, sur des canalisations allant dans tous les sens, à l'air libre ou sous l'eau, dans la mer, dans un lac, dans un étang, dans un fleuve ou autre. Le dispositif permet de remettre en service la canalisation endommagée, en fixant une nouvelle canalisation de départ sur la bride de montage 8 située en aval de la vanne. Le dispositif peut-8tre monté sur une canalisation qui est déchiquetée à l'emplacement de la rupture. Enfin et surtout, le dispositif est toujours mis en place sans qutaucun de ses organes ne traverse le jet de fluide sous pression qui est susceptible de sortir en permanence du tuyau 10. On sait que tout organe traversant le jet risqu#e d'être projeté à distance par la pression, pour blesser les opérateurs, ou d'etre à l'origine d'éclaboussures dange reuses si le fluide est corrosif. Les applications du dispositif suivant l'invention sont notamment les suivantes. Le dispositif est utilisable pour tous les fluides, liquides, gaz, vapeur, chargés ou non, à toutes pressions et à toutes températures. Le dispositif est utilisable dans toutes les industries où l'on transporte des fluides par l'intermédiaire de canalisations. il est utilisable partout où il y a des réservoirs naturels ou artificiels ayant une ou plusieurs canalisations de vidange ou d'extraction. On peut le placer soit avant, soit après la vanne de sécurité d'une installation, à l'emdroit de la rupture. On notera en outre que les barres de traction 3 peuvent être ancrées sur tous points fixes solidaires d'une plate-forme ou autre, au lieu d'être ancrées sur un collier 2. L'une des utilisations particulières du dispositif suivant l'invention réside dans l'obturation du tuyau d'écoulement d'un puits de pétrole, pour le cas où, à la suite d'un accident, il n'y a plus d'autre moyen de stopper ltécoulement du pétrole que d'obturer l'extrémité ouverte du tuyau. REVEEDICDIOES 1. Dispositif pour obturer l'extrémité d'un tuyau, caractérisé en ce qu'il comprend - une vanne en deux parties démontables délimitées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe d'une surface cinterne de la vanne destinée à venir s'adapter contre la surface externe du tuyau à obturer, - des moyens pour serrer l'une contre l'autre les deux parties de la vanne de part et d'autre du tuyau, - un organe obturateur susceptible d'obturer l'orifice de sortie de la vanne. 2, Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe obturateur est constitué par une plaque montée pour coulisser sous l'action d'un dispositif de commande à vis, cette plaque étant perpendiculaire à l'aie de la surface interne de la vanne. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit au moins un joint pour assurer l'étan- chéité entre la surface externe du tuyau et la surface interne de la vanne, les deux parties de la vanne étant serrées autour du tuyau par l'intermédiaire du joint. 4. Dispositif suivant l'une quelconque desrrevendications précédentes, caractérisé en ce que la vanne comporte, en amont de l'organe obturateur par rapport au sens de circulation du fluide du tuyau à obturer, un corps de serrage cylindrique également en deux parties, des pattes de fixation étant montées en regard les unes des autres sur les deux parties pour recevoir des boulons de serrage d'axes sensiblement orthogonaux à l'axe de la surface interne de la vanne. 5. Dispositif suivant -l'une quelconque des revendications I à 3 caractérisé en ce que les moyens permettant de serrer l'une contre l'autre les deux parties de la vanne de part et d'autre du tuyau comprennent plusieurs boulons de serrage placés pour maintenir l'un contre l'autre deux bords adjacents desdites parties, les deux autres bords adjacents situés en un emplacement diamétralement opposé aux boulons étant articulés l'un sur l'autre par l'intermédiaire d'un pivot parallèle à l'axe de la surface interne de la vanne0 6.Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour verrouiller la vanne sur le tuyau, ces moyens comprenant un collier en deux parties susceptible d'être bloqué autour du tuyau à obturer, à distance de l'extrémité ouverte dudit tuyau, et plusieurs barres de traction régulièrement espa cites les unes des autres autour de l'axe du tuyau, chaque barre reliant la collier à un levier monté pour pivoter sur le corps de serrage de la vanne, de façon que ce levier tende à s'enfoncer dans le tuyau en direction de l'axe lorsque la vanne tend à s'éloigner du collier. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chaque barre de traction est réglable en longueur et est articulée sur une première extrémité du levier correspondant par l'intermédiaire d'un premier pivot, la deuxième extrémité du levier étant située en regard d'une ouverture prévue dans la surface cylindrique interne du corps de serrage, en amont de l'organe obturateur par rapport au sens d'écoulement du fluide dans le tuyau, tandis qu'un deuxième pivot, parallèle au premier, sensiblement orthogonal à l'axe de la surface interne de la vanne, et solidaire d'une chape fixée extérieurement sur le corps de serrage, est engagé dans le levier en un emplacement situé, entre les deux extrémités du levier, plus près de la deuxième extrémité que de la première. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un orifice de sortie de la vanne, situé à l'opposé du corps de serrage s'adaptant contre la surface externe du tuyau par rapport à l'emplacement réservé à l'organe obturateur, comporte une bride de montage susceptible de recevoir un autre organe également pourvu d'une bride de montage, par llintermédiaire d'une série de boulons d'axes parallèles à l'axe de la surface interne de la vanne. 9. Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations successives suivantes - on fixe le corps de serrage de la vanne sur le tuyau, à proximité de l'extrémité ouverte du tuyau à obturer, de façon que l'organe obturateur, qui est placé en position de pleine ouverture, soit en aval de ladite extrémité ouverte du tuyau par rapport au sens de circulation du fluide - - on fixe le collier sur le tuyau, à une certaine distance en amont du corps de serrage ; - on relie le collier au corps de serrage par l'intermédiaire des barres de traction, et on tend ces barres, ce qui provoque le pivotement des leviers : l'une des extrémités de chaque levier tend à s'enfoncer dans le tuyau à obturer en direction de son axe - on ferme la vanne en amenant l'organe obturateur en travers de l'orifice de sortie de la vanne. 10 . Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce auton stoppe parfaitement l'écoulement du fluide, après avoir fermé la vanne, en confectionnant des soudures tout au long des divers plans ou surfaces de joint entre les deux parties de la vanne, et entre la vanne et le tuyau, tandis qu'on branche un nouveau départ d'installation sur la bride de montage solidaire de l'orifice de sortie de la vanne.