Brevet FR2543855A1 — publié le 19841012

-t APPAREIL DE NETTOYAGE POUR TUYAUTERIES L'invention concerne un appareil de nettoyage servant au détartrage des canalisations, en particulier celles qui trans- portent de l'eau et qui comprend un équipage mobile d'avancement dans la tuyauterie, entraînant une tête de coupe, et une articu- lation rotative entre les organes de l'appareil. L'eau et, en particulier, les eaux usées rencontrées dans les canalisations de tout-à-l'égout, des exploitations minières ou similaires entraînent divers éléments chimiques qui ont pour caractéristique de se combiner aux sels métalliques dans des conditions déterminées Il se forme ainsi des incrustations par- ticulièrement préjudiciables pour un réseau de canalisations. Les produits alcalino-terreux, le calcium, le magnésium, le ba- ryum et le strontium dilués dans l'eau sont responsables de ces incrustations Ces éléments, appelés aussi éléments responsables de la dureté de l'eau forment essentiellement, lors de l'augmen- tation de la température de l'eau, des sels insolubles tels que le carbonate, le sulfate, le silicate et le phosphate Ces dé- pôts fréquemment très durs provoquent une réduction de section des tuyauteries, ce qui accroît les dépenses d'énergie des pom- pes, réduit la capacité de refoulement et provoque de fréquentes perturbations du service, une détérioration du matériel, des frais de réparation et affectent ainsi la fiabilité. Les solutions connues, telles que par exemple celles dé- crites dans le brevet DE-PS 1 248 390, utilisent un tel "écou- villon pour tuyauteries" L'entraînement est assuré par une tur- bine Plusieurs éléments sont articulés en série, dont les pre- miers exercent un effet d'attaque et de grattage Dans le sens du mouvement, viennent ensuite la turbine, puis des couteaux en forme de "Y", servant au broyage puis d'autres couteaux de bro- yage Les articulations des couteaux individuels sont des arti- culations "en parapluie" Cette construction est relativement complexe, en particulier au niveau de la commande, constituée par un groupe d'entraînement indépendant. De même, une construction particulièrement onéreuse, dé- crite dans le brevet DE-PS 2 746 668 est constituée par un man- drin de serrage à l'intérieur de l'appareil de nettoyage pour tuyauteries, dont l'extrémité arrière est entraînée hydraulique- ment, qui peut être déplacé dans le sens longitudinal de l'ap- pareil contre la contrainte d'un ressort, et qui comporte une ouverture d'étranglement à l'arrivée dans le boîtier Un tiroir sert à fermer les orifices d'évacuation en avant Un mouvement de commutation est nécessaire pour déclencher le fonctionnement du mandrin de l'appareil freiné par les incrustations Afin de réaliser les opérations désirées il est nécessaire d'utiliser une série de pièces complexes Le fonctionnement de l'appareil est onéreux Une garniture d'étanchéité est disposée périphéri- quement autour de l'appareil, dans la zone du mandrin L'énergie du mandrin est appliquée à la tête de coupe. Contrairement à cela, l'invention a pour objet de réali- ser un appareil de nettoyage pour tuyauteries d'une façon nota- blement plus simple, moins complexe et d'un fonctionnement plus sûr On abandonne en particulier les systèmes d'entraînement in- dépendants, mandrins de serrage ou turbine, etc. Cet objet est atteint de façon surprenante avec un appa- reil du type décrit plus haut au moyen d'une tête de coupe équi- pée de couteaux circulaires, entraînée par un système garnitu- res/arbre de percussion. Il est utile de prévoir deux des garnitures couvrant l'ensemble de la section de la tuyauterie avec un ressort in- termédiaire. Il est bon de monter avec ces deux garnitures, une troi- sième garniture montée sur tube-entretoise. L'appareil est comprimé hydrauliquement dans la canalisa- tion; le fluide peut être constitué par le fluide circulant or- dinairement dans la tuyauterie ou-un liquide introduit spéciale- ment pour le nettoyage, de l'eau en particulier. A titre d'exemple, on effectue au début le nettoyage ma- nuel de la tuyauterie à détartrer afin de pouvoir introduire l'ensemble de l'appareil de nettoyage à l'intérieur La canali- sation est fermée ensuite par un couvercle équipé d'une tubulure d'arrivée d'eau (ces deux organes ne sont pas représentés). L'autre extrémité de la canalisation reste ouverte L'appareil de nettoyage est refoulé hydrauliquement dans la tuyauterie et enlève ainsi les incrustations. La pression d'écoulement du fluide est appliquée d'abord sur la garniture située la plus en arrière puis (après compres- sion en passant) est transmise par cette dernière sur les trois surfaces annulaires. Des entailles sont de préférence pratiquées dans les gar- nitures En même temps, l'eau circulant dans la zone de la tête de coupe entraîne les incrustations décollées vers la sortie du tuyau Sous l'effet de la pression d'écoulement, une certaine énergie est appliquée sur les disques ou garnitures en question. Si les couteaux circulaires rencontrent une résistance, par ex- emple dans la zone située en avant des incrustations de la tu- -yauterie, un ressort incorporé est actionné par la pression constante dans la zone arrière et les couteaux sont ainsi com- primés ensemble Lors du décollement des incrustations sous l'action des couteaux circulaires dans la zone avant, il se pro- duit à nouveau un desserrage L'appareil se trouve ainsi mis en mouvement pulsatoire, de sorte que les incrustations sont décol- lées de la paroi du tuyau par de courtes percussions Cette pro- cédure se répète en des fractions de seconde La force d'avan- cement est toujours reconstituée à nouveau par la pression d'écoulement existant dans le sens du nettoyage mais elle est par contre réduite à nouveau dans la zone avant sur les entail- les de la garniture en direction de la sortie du tuyau. Les garnitures sont, de préférence, supportées afin d'as- surer leur contact sur la paroi du tuyau, dans une zone radiale déterminée (en dehors d'une zone annulaire extérieure). La matière des garnitures peut être constituée de préfé- rence par du cuir, du caoutchouc ou une matière plastique Le fluide en circulation provoque des percussions répétées de l'ap- pareil, jusqu'à ce que les incrustations tombent - Il est étonnant de voir que pour imprimer une impulsion sur la tête de coupe, il suffit uniquement d'appliquer la pres- sion hydraulique sur les trois garnitures pour que la partie ar- rière de l'appareil se déplace ensemble d'avant en arrière sous l'effet du ressort intermédiaire L'ensemble de la partie motri- ce arrière transmet également les impulsions de travail à la tê- te de coupe de manière adéquate. Sur la tête de coupe, les axes des couteaux circulaires essentiellement de même taille sont, de préférence, disposés sur une surface d'enveloppe tronconique de telle sorte que le petit diamètre du tronc de cône soit tourné vers l'avant. Il est utile que la tête de coupe soit maintenue par un manchon de serrage contre un collet de l'arbre de percussion après intercalage de la première garniture. Les garnitures peuvent être renforcées, de préférence sur le côté d'action du liquide, par des tôles élastiques Ces tôles élastiques sont montées également sur l'arbre et couvrent à peu près les trois-quarts du diamètre intérieur du tuyau, de sorte que le quart de la surface de la garniture élastique qui remplit le diamètre intérieur du tuyau reste élastique. Les garnitures sont munies, de préférence, d'entailles radiales pour laisser passer le liquide Ces entailles sont de forme trapézoïdale et s'étendent sur 30 mm environ à partir de la périphérie. L'appareil comporte en outre, en particulier dans la zone située entre la garniture, côté tête de coupe et la seconde gar- niture, un joint à cardan qui accouple l'arbre de guidage de la tête de coupe à l'arbre de percussion propre Ceci permet, en raison de l'articulation à cardan incorporée, de passer dans des coudes à 900 d'un diamètre nominal de 150 mm maximum sans aucune difficulté. Certaines formes de réalisation vont être maintenant dé- crites de façon plus détaillée, à titre d'exemple, en se réfé- rant aux-planches de croquis joints o: La Fig 1 est une coupe partielle d'une forme de réalisa- tion conforme à l'invention, La Fig 2 est une vue de face d'un détail de la Fig 1 et, La Fig 3 représente une pièce (garniture) en vue de côté ou de face. Conformément à la Fig 1, un arbre de percussion continu 1, est relié par un joint à cardan 12 à l'arbre de guidage 2 La tête porte-couteau 3 est montée sur l'arbre de guidage 2 par un manchon de serrage 18. L'arbre de guidage 2 est muni d'un collet 21 contre le- quel vient porter un joint de garniture en caoutchouc 71 avec interposition d'une tôle élastique 8 d'un diamètre inférieur à celui de la garniture de cuir Sur le côté tête porte-couteau, le montage se termine par une plaque d'appui 6 contre laquelle vient porter le manchon de serrage 18 de la tête porte-couteau. La tête porte-couteau 3 supporte des groupes de couteaux circulaires 4 montés sur des plaques d'appui 22 à l'aide d'axes filetés 5 Chaque couteau circulaire 4 est maintenu entre deux plaques d'appui 22 à l'aide d'un axe fileté 5 Les couteaux cir- culaires sont décalés de 450 sur la périphérie Comme le montre la Fig 1, les couteaux circulaires avant 4 sont montés sur des plaques d'une cote radiale plus réduite et la cote radiale des plaques augmente vers l'arrière en oblique de manière que les couteaux circulaires soient disposés sur une surface tronconique ou une surface en forme de pavillon de trompe, c'est-à-dire une surface qui va en augmentant en forme de cône Ainsi, on arrive à ce que les couteaux avant soient par exemple au contact des incrustations qui s'étendent vers le centre du tuyau, pour les attaquer, tandis que les couteaux suivants attaquent les incrus- tations situées de plus en plus près de la paroi dudit tuyau. Les derniers couteaux viennent alors facilement contre la péri- phérie du tuyau et si ce dernier est muni d'un revêtement ou d'une gaine plastique, ils restent à une certaine distance pour éviter tous dommages. Grâce au manchon de serrage 18, la tête de coupe dans son ensemble, de même que les couteaux circulaires sont interchan- geables On peut ainsi, à l'aide d'une autre tête appropriée, enlever également certains dépôts moins durs qui encrassent les tuyaux A la place des couteaux circulaires, il est possible aussi d'adapter par exemple des éléments en forme de brosse, des éléments qui ne coupent que peu ou presque pas des grattoirs ou similaires. Entre le premier montage de garniture 71 et le second montage de garniture 72 on a adapté, entre le collet 21 et le collet 23, un ressort 17, engagé sur le collet 23, entre le pre- mier montage de garniture 71 et le second montage de garniture 72 ' tendu sous l'effet d'une contrainte Le second montage de garniture est réalisé de la même façon que le premier, c'est-à- dire que la garniture 72 réalisée, à titre d'exemple, en cuir, est montée en sandwich entre la plaque de montage 62 et la pla- que filetée 92 Le ressort recouvre en outre l'articulation à cardan maintenue par l'axe fileté 13, entre les deux arbres. Le troisième montage, côté liquide, est également consti- tué comme le montage précédent, d'une plaque de montage 63, d'une garniture en cuir 73 d'une tôle élastique 83 et d'une plaque filetée 93 La plaque filetée est maintenue ici avec un écrou 16 sur un tube-entretoise 15. La Fig 2 illustre une vue de face de la tête de coupe re- présentée à la Fig 1 et on peut voir comment les plaques d'appui 22 supportent individuellement les couteaux circulaires 4 Les axes en tirets représentent les axes filetés 5 portant sur une surface tronconique Les plaques d'appui sont disposées de ma- nière adéquate sur un manchon de serrage 18 enfichable sur l'ar- bre de guidage ce qui fait que l'ensemble de la tête est amovi- ble. La Fig 3 illustre les entailles 20 des garnitures 7 Des rivets à tête noyée 10 maintiennent les organes d'appui et des vis traversantes à tête fraisée il assurent la fixation L'équi- page est monté sur l'arbre de percussion 1 o le montage suppor- tant la garniture en cuir 7 1 est monté sur l'arbre de guidage 2. Le ressort de tension 17 est également comprimé entre deux disques lorsque le liquide, suivant le sens de la flèche, exerce une contrainte sur le premier montage muni de la garnitu- re 7 3 puis, après avoir traversé la garniture, sur le second et le troisième montage équipés, en particulier, des garnitures 72 et 73 Le ressort de tension 17, comprimé hydrauliquement par le train de garnitures, est relâché par le mouvement en avant de la tête de nettoyage 3 Ce processus se répète à la rapidité de la seconde. REVENDICATIONS 1 Appareil de nettoyage pour le détartrage des tu- yauteries, en particulier d'eau, d'eaux usées ou d'eau de cana- lisations servant à l'industrie minière, composé d'un équipage se déplaçant dans la canalisation, entraînant une tête de coupe, et d'une articulation à cardan entre les organes de l'appareil, caractérisé en ce que la tête de coupe ( 3) équipée de couteaux circulaires ( 4) est entraînée par un système de garnitures et arbre de percussion ( 71 ' 72, 73 9 1). 2 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon revendica- tion 1, caractérisé en ce que deux des garnitures couvrant l'en- semble de la section du tuyau ( 71 ' 72) sont pourvues d'un res- sort intermédiaire ( 17). 3 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon revendica- tion 2, caractérisé en ce qu'une troisième garniture ( 73) est montée derrière la seconde garniture ( 72) par un tube-entretoi- se ( 14). 4 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon la reven- dication 2 ou 3, caractérisé en ce que des tôles élastiques ( 8) sont montées sur le côté d'action du liquide pour renforcer les garnitures ( 71 ' 72 ' 73) Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les garnitures com- portent des entailles ( 20) pour laisser passer le liquide. 6 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'impulsion du liquide en circulation et l'eau en particulier, est transmise à toutes les garnitures et, en particulier, par les entailles ( 20) 7 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que les garnitures sont réalisées dans une matière telle que cuir, caoutchouc ou plastique. 8 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que les axes des couteaux circulaires ( 4), essentiellement de même dimension, sont disposés sur une surface tronconique de manière que le pe- tit diamètre du tronc de cône se trouve en avant. 9 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que la tête de coupe ( 3) est maintenue à l'aide d'un manchon de serrage ( 18) contre un collet ( 19) se trouvant sur l'arbre de percussion ( 1), avec interposition de la première garniture ( 71). Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que la partie ar- rière de l'appareil, y compris la seconde et la troisième garni- tures( 72, 73) et le ressort ( 17) intercalé est entièrement mobi- le d'avant en arrière de telle sorte que l'impulsion de l'ensem- ble de la partie arrière motrice soit transmise à la tête porte- couteaux. 11 Appareil de nettoyage pour tuyaux selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'une articula- tion à cardan ( 12) est montée entre la garniture ( 71) côté tête porte-couteaux et la seconde garniture ( 72) afin de relier l'ar- bre de guidage ( 2) et l'arbre de percussion.