Brevet FR2613028A1 — publié le 19880930

261-3028 La présente invention se rapporte à un procédé à un dispositif pour la remise à neuf de tuyau détériorés, comme des pipelines sous-marins ou sur terre, des tuyaux d'égouts, des tuyaux d'alimentation en eau, des canaux d'entrée et des canaux de dérivation. La corrosion et les fissures d'anciens pipelines se produisent avec le passage du temps et ont tendance à poser des problèmes tels qu'une fuite du contenu hors des tuyaux ou une incursion de l'eau souterraine ou de l'eau de mer dans les tuyaux. Pour résoudre ces problèmes, une construction d'un nouveau pipeline, parallèle au pipeline détérioré existant, est traditionnellement effectuée. Dans un tel procédé, il faut toujours des frais élevés et de longs travaux pour la construction. Par ailleurs, il peut être difficile d'avoir une voie pour construire un pipeline rénové à c8té de l'ancien. Par suite, de nombreux pipelines anciens détériorés ont été laissés tels quels. L'enlèvement ou la récupération des anciens tuyaux pose également des problèmes de prix élevés et de temps. Dans ces circonstances, une technique a été développée o un nouveau tuyau doit être inséré à l'intérieur d'un ancien tuyau existant, in situ, pour son renouvellement. Cependant, ce procédé lui-même pose plusieurs problème comme suit: (a) dans un procédé o un nouveau tuyau est introduit en tirant à travers l'intérieur d'un ancien tuyau existant, d'une extrémité de l'ancien tuyau à l'autre, à l'aide d'un câble attaché à la tête du nouveau tuyau, il est assez difficile de faire passer le câble ou la corde à travers l'ancien tuyau existant avant l'opération de traction. Par ailleurs, le câble touche la paroi intérieure du tuyau détérioré et endommage sa paroi pendant l'opération de traction. (b) dans un procédé o un nouveau tuyau est comprimé par son extrémité dans un ancien tuyau existant, une force excessive de compression agit sur l'axe longitudinal du tuyau nouvellement construit et provoque un gauchissement. Cela est particulièrement vrai lorsque le tuyau nouvellement construit est relativement long. En conséquence, l'usage pratique de ce procédé est assez limité. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour résoudre les problèmes ci-dessus mentionnés par les manières suivantes: (a) remise à neuf d'un pipeline sans enlever un tuyau existant, (b) remise à neuf d'un pipeline de longue distance en évitant un effort excessif sur le tuyau, (c) remise à neuf d'un pipeline sans endommager la surface de la paroi interne d'un tuyau existant. Un procédé pour résoudre les problèmes ci-dessus selon la présente invention consiste à enfoncer un nouveau tuyau à l'intérieur d'un tuyau existant (1) en augmentant le volume du fluide à introduire à l'intérieur du nouveau tuyau; (2) en comprimant le fluide introduit et obturé à l'intérieur du nouveau tuyau, et de plus (3) en appliquant directement une force de compression au nouveau tuyau à partir de son extrémité. En bref, c'est un procédé o un nouveau tuyau peut être inséré dans un tuyau existant dans des conditions o le nouveau tuyau est gonflé par un volume accru d'un fluide introduit et obturé dans le tuyau, et ainsi une force de traction est produite sur l'élément formant tuyau. Par ailleurs, la présente invention offre un appareil pour enfoncer le nouveau tuyau dans le tuyau existant, l'appareil comprenant un dispositif pour augmenter le volume du fluide à introduire dans le nouveau tuyau, un dispositif pour comprimer le fluide, un dispositif pour appliquer une force de compression à l'extrémité du tuyau d'insertion et un dispositif pour contr8ler un mouvement brusque de poussée du nouveau tuyau. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - Les figures 1 et 2 sont des vues expliquant un appareil selon la présente invention; et - les figures 3A, B, C montrent des schémas expliquant la relation entre la force de traction et la force de compression produites pendant l'insertion d'un nouveau tuyau dans un tuyau existant dans le procédé selon l'invention, la figure 3A illustrant l'effort de traction produit par une pression avec compression de fluide, la figure 3B illustrant l'effort de compression produit par une pression mécanique et la figure 3C illustrant une force résultante. En se référant maintenant aux dessins, l'invention sera mieux comprise. D'abord, des dispositifs à utiliser dans la présente invention, seront expliqués en se référant aux figures 1 et 2. L'épaisseur de matière du tuyau 1 à insérer est de préférence aussi mince que possible pour que le tuyau 1 corresponde de manière flexible à une distorsion mineure d'un ancien tuyau existant A. Dans le procédé selon l'invention, le tuyau 1 est doucement enfoncé dans le tuyau existant A avec un effort de traction se produisant sur la totalité de la tuyauterie, sans recevoir une force excessive de compression comme on le décrira ciaprès. En conséquence, un élement mince peut être utilisé pour le nouveau tuyau, sans craindre sa déformation. L'extémité du tuyau 1 à insérer est obturée par un couvercle 11. Des pièces coulissantes d'espacement 12 peuvent être facultativement placées à certains intervalles sur une ligne hélicoïdale de la surface externe du tuyau 1 de manière que celui-ci puisse être doucement inséré dans l'ancien tuyau existant A. Un autre dispositif permet l'alimentation en liquide ou gaz (que l'on appellera ci-après fluide) dans le nouveau tuyau, le dispositif comprenant, par exemple, une pompe 2 à l'extérieur du tuyau 1 et un flexible 21 qui relie la pompe 2 au nouveau tuyau 1. L'extrémité du tuyau i est bouchée par un bouchon 3 que traverse le flexible 21. Le diamètre externe du bouchon 3 est à peu près le même que le diamètre interne du tuyau 1. Le bouchon 3 est appliqué d' un moyen d'étanchéification à l'eau sur le pourtour afin de former une structure ressemblant à un piston. A l'extrémité opposée du bouchon 3 est placée un cylindre 31 recevant une force de réaction, pour recevoir la force transmise par le bouchon 3. Ce cylindre 31 transmet alors la force à une paroi 33 de réception et par suite, l'augmentation de volume du fluide est convertie en une force pour enfoncer le nouveau tuyau 1 dans le tuyau existant A. Le cylindre 31 mentionné ci-dessus sert de moyen d'actionnement à cylindre mobile. Lorsque le piston de ce moyen d'actionnement 31 comprime le fluide dans la condition o une soupape du flexible 21 est fermée, le nouveau tuyau 1 se trouve rempli du fluide. Par suite, le nouveau tuyau 1 est enfoncé dans le tuyau existant A. Un dispositif pour contrôler un mouvement brusque de poussée du nouveau tuyau 1 est installé. Ce dispositif ne serait pas nécessaire si le nouveau tuyau 1 pouvait se déplacer modérément, proportionnellement à l'augmentation du volume du fluide dans le tuyau 1 ou au mouvement du piston du moyen d'actionnement à cylindre 31 pendant la compression. En fait, une résistance au frottement statique est bien plus importante qu'une résistance au frottement dynamique. En conséquence, le nouveau tuyau 1 ayant été statique se déplace de manière brusque par libération de la force accumulée en une fois. Le bouchon 3 est simplement une structure ressemblant à un piston et ne peut contrôler le mouvement brusque du tuyau 1, provoqué par cette force excessive. En conséquence, un dispositif de freinage 4 est utilisé pour supprimer ce mouvement. Ce dispositif de freinage 4 est un cylindre hydraulique ordinaire attaché à une paroi 44 de réception d'une force de réaction. Par exemple, un circuit hydraulique de ce cylindre hydraulique 4 est connecté à un contrôleur 43 qui régule le nombre de tours de la pompe 2 d'alimentation en fluide de façon que le tuyau 1 se déplace de manière restrictive proportionnellement à l'augmentation de volume du fluide fourni. Le connecteur 41 est fait en un matériau rigide tel qu'une tige d'acier de manière que le dispositif de freinage 4 supprime le mouvement brusque de poussée du tuyau 1 et applique également une force de compression au tuyau 1 proportionnellement à l'augmentation du volume du fluide dans ce tuyau. Le connecteur 41 et le tuyau 1 sont connectés par l'utilisation d'un dispositif de maintien 42. Il peut y avoir au moins deux types de structure pour le dispositif de maintien 42. L'une est un mandrin à bague interne qui se dilate à son diamète interne. Ce mandrin est placé à l'intérieur du pourtour arrière du tuyau 1 et se dilate jusqu'au diamètre interne de la bague, ainsi le tuyau peut être maintenu de manière très serrée, de l'intérieur, par pression contre sa paroi interne. Un autre type de support 42 est un mandrin à bague externe qui maintient le tuyau 1 de l'extérieur par rétrécissement de son diamètre externe avec compression. Ce type de mandrin doit être placé soit sur le pourtour du tuyau 1 o le fluide est introduit ou bien sur le pourtour arrière du tuyau 1 o le mandrin interne ci-dessus mentionné est appliqué. Le fonctionnement de l'appareil comprenant les dispositifs ci-dessus mentionnés sera maintenant expliqué en se référant aux dessins. L'avant du tuyau 1 nouvellement contruit est inséré dans le tuyau existant A, à partir d'une extrémité. Le tuyau 1, à proximité de son pourtour arrière, est scellé par le bouchon 3 et le fluide est injecté dans le tuyau 1. La pression de l'injection est subséquemment transmise à la totalité de l'intérieur du tuyau 1 selon le principe de Pascal et l'effort de traction est produit sur la totalité du tuyau 1. Avec le fonctionnement de la pompe 2, le volume du fluide dans le tuyau 1 augmente. Subséquemment, le tuyau 1 avance proportionnellement au volume du fluide qui a été fourni, car le fluide est intoduit et est obturé au moyen du bouchon 3. Le bouchon 3 est capable de glisser et est connecté au cylindre 31 qui est fixé su la paroi 33 de réception de la force de réaction. L'effort agissant sur le tuyau 1 n'est pas un effort de compression mais un effort de traction (figure 3A) et le tuyau 1 se déplace comme s'il était simplement tiré par l'avant, comme une simple longue tige, étant donné le mécanisme ci-dessus mentionné. En conséquence, un gauchissement du tuyau 1 ne se produira jamais, même si des éléments minces sont utilisés pour ce tuyau 1. le fluide injecté dans le tuyau 1 est - maintenant scellé au moyen du bouchon 3. Subséquemment, le piston du moyen d'actionnement à cylindre 31 est poussé pour enfoncer le tuyau 1 ayant été gonflé du fait du fluide qui le remplit, comme si le tuyau était un seul gros bloc. Les deux types ci-dessus mentionnés d'enfoncement, c'est-à-dire l'enfoncement dû au volume accru du fluide et l'enfoncement dû à la compression du fluide obturé, peuvent être utilisés alternativement ou simultanément. Etant donné la résistance au frottement entre le nouveau tuyau 1 et le tuyau existant A, le tuyau 1 ne commence pas instantanément à avancer avec l'augmentation du volume du fluide. cependant, lorsqu'une force dépassant la résistance au frottement est produite, le tuyau 1 avance brusquement. A ce moment, le dispositif de freinage 4 entre en action. Le dispositif de freinage 4 se déplace proportionnellement à l'augmentation du volume du fluide dans le tuyau 1, donc il sert de résistance contre un mouvement excessif du tuyau 1 et régule la progression du mouvement du tuyau 1. Le dispositif de freinage 4 fonctionne également comme une résistance losqu'un tuyau existant A est placé sur une pente, o le tuyau 1 peut glisser de lui-même. Par ailleurs, le dispositif de freinage 4 sert de résistance pour supprimer le retrait élastique du tuyau 1 du fait de la libération de l'effort de traction du tuyau 1 lorsque le fluide dans ce tuyau est supprimé. Le tuyau i peut également être enfoncé par sa compression par l'intermédiaire du connecteur 41 qui est fait en un matériau rigide et effectue la connexion entre le pourtour arrière du tuyau 1 et le dispositif de freinage 4. Cette fois, le cylindre du dispositif de freinage 4 fonctionne comme un vérin et est étendu de manière que la force de compression puisse être transférée au nouveau tuyau 1 par le dispositif de maintien 42 et entraîner le tuyau 1. Par ailleurs, l'effort de compression produit par cette force agissant axialement sur le tuyau (figure 3B) s'ajoute à l'effort de traction produit sur le tuyau 1 en augmentant le volume du fluide dans le tuyau i et/ou en comprimant le fluide (figure 3A), ce qui a pour résultat une force complexe comme cela est illustré à la figure 3C, donc le déchirement du tuyau 1 peut être empêché. Ainsi, l'appareil selon la présente invention permet d'étendre la distance d'insertion en une fois sans détruire le tuyau 1. Comme la longueur du tuyau 1 à insérer en une opération est limitée, le procédé d'extension suit. Après insertion du tuyau, tout les dispositifs sont détachés puis un autre nouveau tuyau est connecté au nouveau tuyau ci-dessus en soudant. En répétant cette opération, tout les tuyaux sont formés en un pipeline. Il est également possible de remplir, d'un fluide de haute densité, l'espace entre un tuyau A existant et un nouveau tuyau i de manière qu'une force de flottaison soit produite et élève le nouveau tuyau 1. Ainsi, la résistance au frottement entre les deux tuyaux peut être réduite. Les pièces coulissantes d'espacement 2 placées sur le pourtour du nouveau tuyau i sur une ligne hélicoïdale réduisent également la résistance au frottement. Pour les pièces coulissantes d'espacement 12, un matériau ayant un coefficient de frottement suffisamment faible doit être choisi pour réduire la résistance au frottement. Afin d'empêcher les tuyaux de rouiller, un antirouille est appliqué dans l'espace entre le tuyau existant A et le nouveau tuyau 1. L'invention est destinée à fonctionner comme on l'a décrit dans les explications ci-dessus. On peut en attendre les résultats qui suivent: (1) le système selon la présente invention est construit pour enfoncer un nouveau tuyau en augmentant le volume d'un fluide fourni dans le nouveau tuyau et/ou en comprimant un fluide introduit et scellé dans le tuyau à partir de l'extrémité arrière, donc l'insertion et l'enfoncement du nouveau tuyau sur une longue distance, dans un tuyau existant, peuvent être entrepris sans destruction par compression d'un tuyau fait d'un élément mince, 2 6 1'3028 (2) un dispositif de contrôle est construit pour enfoncer graduellement et de manière restrictive un nouveau tuyau, proportionnellement à l'augmentation de volume du fluide fourni dans le nouveau tuyau. En conséquence, un enfoncement excessif du nouveau tuyau est supprimé et par conséquent le fonctionnement est stable et sûr, (3) dans le cas o l'effort de traction d'un nouveau tuyau devient excessif, la force de compression est chargée sur le tuyau à partir de son pourtour arrière, annule l'effort de traction et donc la distance d'insertion peut être étendue sans détruire le tuyau, (4) afin de maintenir un nouveau tuyau avec un élément mince sans destruction, un mandrin à bague est construit soit à l'intérieur ou à l'extérieur du tuyau, de manière que le nouveau tuyau mince puisse être maintenu en toute sécurité, (5) avec un fluide de haute densité fourni dans un espace entre un tuyau existant et un nouveau tuyau, une force de flottaison est produite, qui facilite l'insertion du nouveau tuyau. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour enfoncer un nouveau tuyau, obturé au moyen d'un couvercle à son extrémité avant, dans un tuyau existant, par injection d'un fluide dans ledit nouveau tuyau, caractérisé en ce qu'il consiste à: (a) enfoncer le nouveau tuyau en augmentant le volume du fluide dans ledit nouveau tuyau; (b) enfoncer le nouveau tuyau en comprimant le fluide introduit et scellé dans ledit nouveau tuyau; (c) enfoncer le nouveau tuyau en poussant le tuyau axialement à l'aide d'un support au pourtour arrière dudit nouveau tuyau; et (d) réguler les mouvements du nouveau tuyau en contrôlant les forces d'entraînement produites (1) en augmentant le volume du fluide dans ledit tuyau et/ou (2) en comprimant le fluide intoduit et scellé dans ledit tuyau et (3) en poussant le tuyau axialement à l'aide d'un support au pourtour arrière dudit tuyau. 2. Appareil pour la remise à neuf d'un tuyau existant, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un nouveau tuyau (1) qui est scellé d'un couvercle (11) à son extrémité avant et doit être inséré dans le tuyau existant (A); (b) un dispositif pour introduire un fluide dans ledit nouveau tuyau; (c) un bouchon (3) pour sceller le fluide introduit dans le nouveau tuyau; (d) un dispositif pour transmettre une force axiale à l'aide d'un support (42), au pourtour arrière du nouveau tuyau en m8me temps qu'un connecteur (41); et (e) un circuit pour réguler en synchronisme les mouvements produits par (1) l'augmentation du volume du fluide dans ledit tuyau et/ou (2) la compression du 26.13028 fluide introduit et scellé dans ledit tuyau et (3) la poussée du tuyau axialement à l'aide d'un support au pourtour arrière dudit tuyau. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un fluide de haute densité est appliqué dans l'espace entre le tuyau existant et le nouveau tuyau. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (42) pour maintenir le nouveau tuyau à son pourtour arrière est un mandrin à bague pressé contre une paroi interne du nouveau tuyau. 5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (42) pour maintenir le tuyau à proximité du pourtour arrière est un mandrin à bague pressé contre une paroi externe du nouveau tuyau o le fluide est introduit. 6. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le connecteur (41) est fait en un matériau rigide. 7. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un dispositif pour fournir un fluide dans le nouveau tuyau est pourvu d'un flexible (21) qui traverse le bouchon installé au pourtour arrière du nouveau tuyau. 8. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que des pièces coulissantes d'espacement (12) sont placées sur le pourtour du nouveau tuyau.