Brevet FR2659418A1 — publié le 19910913

i L'invention concerne une installation de connexion sélective de l'une quelconque d'une pluralité de canalisations d'entrée à l'une quelconque d'une pluralité de canalisations de sortie Elle vise notamment, mais non exclusivement, la circulation de produits pétroliers. Le besoin se fait couramment sentir, dans les installations de distribution de fluide à lignes multiples, de pouvoir connecter l'une quelconque de plusieurs lignes d'entrée à l'une quelconque de plusieurs lignes de sortie, les nombres de lignes d'entrée et de sortie pouvant être importants, par exemple de l'ordre d'une quinzaine, voire plus. On a déjà envisagé à cet effet de disposer dans des plans parallèles, les lignes d'entrée, d'une part, et les lignes de sortie, d'autre part, selon deux directions perpendiculaires de ces plans et de munir l'extrémité de chaque ligne d'un embout télescopique adapté à s'allonger parallèlement à ces plans, jusqu'au contact avec l'embout télescopique de l'une quelconque des lignes de l'autre catégorie Mais cela présente divers inconvénients. Ainsi, la mise en oeuvre de tels embouts télescopiques pose des problèmes d'étanchéité, de guidage et de tenue mécanique qui limite en pratique l'application de cette solution à des petits nombres de lignes d'entrée et de sortie. A titre subsidiaire, cette solution se prête mal à une automatisation. En outre et surtout, la mise en oeuvre de tronçons télescopiques implique nécessairement une variation de diamètre intérieur, ce qui dégrade localement de façon sensible l'efficacité d'un raclage visant à éliminer des parois d'une ligne d'entrée et d'une ligne de sortie temporairement connectées pour la distribution d'un liquide, des traces de celui-ci susceptibles de polluer un autre liquide que l'on ferait ensuite circuler dans l'une ou l'autre de ces lignes. L'invention vise à pallier les inconvénients précités en proposant une "station d'aiguillage de liquides" formée de canalisations qui soient toutes raclables, qui se prête à la connexion éventuellement simultanée d'un grand nombre de lignes d'entrée à un grand nombre de lignes de sortie, selon toutes les combinaisons possibles et ce, de manière automatisable. Elle propose à cet effet une installation de connexion sélective provisoire de l'un quelconque d'une pluralité de premiers tronçons fixes, à l'un quelconque d'une pluralité de seconds tronçons fixes comportant: une première pluralité ordonnée de premiers tronçons d'accouplement, présentant des brides d'accouple- ment longeant un plan fictif d'accouplement, mobiles avec un débattement donné le long d'une pluralité de premiers guides identiques adjacents parallèles à une première direction de ce plan fictif d'accouplement et décalés parallèlement à une seconde direction de ce plan fictif d'accouplement, et connectés chacun par l'une d'une pluralité de premières canalisations déformables à l'un de la pluralité de premiers tronçons fixes, lesquels premiers tronçons fixes sont au moins approximativement perpendicu- laires à ce plan fictif d'accouplement et sont décalés parallèlement à cette seconde direction, et ces premières canalisations déformables étant déformables dans des plans de déformations parallèles à cette première direction; une seconde pluralité ordonnée de seconds tronçons d'accouplement, présentant des brides d'accouple- ment longeant ce plan fictif d'accouplement, mobiles avec un débattement donné le long d'une pluralité de seconds guides identiques adjacents, au moins approximativement parallèles à cette seconde direction et décalés parallèle- ment à cette première direction, et connectés chacun par l'une d'une pluralité de secondes canalisations déformables à l'un de la pluralité de seconds tronçons fixes, lesquels seconds tronçons fixes sont au moins approximativement perpendiculaires au plan fictif d'accouplement et sont décalés parallèlement à cette première direction, et ces secondes canalisations déformables étant déformables dans des plans de déformation parallèles à cette seconde direction, ladite pluralité de premiers guides étant dans son ensemble en regard de la pluralité de seconds guides prise dans son ensemble de sorte que chaque premier tronçon d'accouplement puisse venir en regard de l'un quelconque des seconds tronçons, et réciproquement, chacun des premiers tronçons d'accouplement comportant un coupleur adapté à assujettir la bride de celui-ci à celle de l'un quelconque des seconds tronçons d'accouplement, les premiers et seconds tronçons fixes, les premières et secondes canalisations déformables, et les premiers et seconds tronçons mobiles d'accouplement ayant un même diamètre intérieur constant. Selon des dispositions préférées éventuellement combinées: chaque première canalisation déformable est formée d'au moins deux tronçons intermédiaires parallèles au plan de déformation associé parallèle à cette première direction et articulés entre eux et avec un des premiers tronçons fixes et l'un des premiers tronçons mobiles d'accouplement par des articulations coudées d'axes perpendiculaires à ce plan associé à ladite première canalisation déformable, et en ce que chaque seconde articulation déformable est formée d'au moins deux tronçons intermédiaires parallèles au plan de déformation associé parallèle à cette seconde direction et articulés entre eux et avec l'un des seconds tronçons fixes et l'un des seconds tronçons mobiles d'accouplement par des articulations coudées d'axes perpendiculaires à ce plan associé à ladite seconde canalisation déformable, les premières canalisations déformables ont des plans parallèles de déformation, perpendiculaires au plan fictif d'accouplement, et les secondes canalisations déformables ont des plans parallèles de déformation également perpen- diculaires au plan fictif d'accouplement, chaque canalisation déformable est constituée de deux tronçons, la première direction est perpendiculaire à la seconde direction, la première direction est horizontale et la seconde direction est verticale, chaque premier ou second tronçon d'accouplement est monté sur un chariot, mobile entre deux des premiers ou seconds guides et commandé en mouvement par un moteur associé à ce chariot et contrôlé par un système centralisé de commande automatique, ce moteur est à commande hydraulique et est embarqué sur le chariot, chaque chariot est muni d'un détecteur de position adapté à détecter, sur un guide associé à ce chariot, des repères caractéristiques des positions d'accouplement possible de ce chariot, les premiers tronçons fixes d'une part, et les seconds tronçons fixes d'autre part, sont en nombres supérieurs à , par exemple compris entre 5 et 20, de préférence entre 8 et 20. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue partielle en élévation d'une installation de connexion sélective de lignes d'entrée et de sortie conforme à l'invention, selon la flèche I de la figure 2, ne représentant qu'une seule canalisation de sortie, la figure 2 est une vue partielle de cette installation, selon la ligne brisée II-II de la figure 1, ne représentant qu'une seule canalisation d'entrée, les figures 3 A et 3 B en sont deux vues de détail montrant deux phases successives de l'accouplement d'une canalisation d'entrée et d'une canalisation de sortie, la figure 4 est une vue du coupleur des figures 3 A et 3 B selon les flèches IV des figures 5 B et 6, les figures 5 A et 5 B en sont des demi-vues en coupe axiale, en configurations respectivement ouverte et fermée, selon les flèches V des figures 4 et 6, la figure 6 en est une vue en bout, selon les flèches VI des figures 4, 5 A et 5 B, la figure 7 est une vue partielle de principe de l'installation des figures 1 et 2 avec ses équipements hydrauliques, électriques et informatiques, et la figure 8 est une vue en élévation, analogue à la figure 1, d'une autre installation de connexion sélective, comportant une variante de réalisation des organes de manoeuvre des tronçons d'accouplement. Les figures 1, 2 et 7 représentent une installation de connexion sélective, notée 1 dans son ensemble, adaptée à connecter au choix l'une quelconque de plusieurs lignes d'entrée, ici au nombre de 16 et notées de A à P, à l'une quelconque de plusieurs lignes de sortie, ici au nombre de 17 et notées de 1 à 17. Cette installation comporte une pluralité de premiers tronçons fixes notés de 2 A à 2 P, ici d'axes parallèles horizontaux coplanaires dans un plan vertical et donc alignés parallèlement à une direction verticale et destinés à être raccordés aux lignes d'entrée Ils sont terminés vers la droite par des extrémités coudées dirigées vers le bas. A ces premiers tronçons fixes sont respective- ment raccordées de premières canalisations déformables, 3 A à 3 P, qui sont identiques et formées ici par deux tronçons intermédiaires horizontaux, respectivement 3 'A à 3 'P, et 3 "A à 3 "P, terminés par des extrémités coudées dirigées soit vers le haut, soit vers le bas L'extrémité coudée de chaque premier tronçon fixe 2 A ( 2 P) est raccordée de façon étanche avec débattement en rotation, à une extrémité coudée d'un premier tronçon intermédiaire 3 'A ( 3 'P) pour former une première articulation coudée d'axe vertical 4 A ( 4 P) De même chaque premier tronçon intermédiaire horizontal 3 'A ( 3 'P) est raccordé à l'un 3 "A ( 3 "P) des seconds tronçons intermédiaires horizontaux par une seconde articulation coudée d'axe vertical 5 A ( 5 P), et ces seconds tronçons intermédiaires horizontaux sont raccordés par de troisièmes articulations coudées d'axe vertical 6 A ( 6 P) à une pluralité de premiers tronçons. d'accouplement 7 A à 7 P Les diverses extrémités coudées s'affrontent dans ces articulations dans des plans horizontaux confondus. Ces premiers tronçons d'accouplement ont des axes horizontaux parallèles et présentent des brides d'accouplement 8 A à 8 P qui sont coplanaires, longeant un même plan fictif vertical d'accouplement noté P aux figures 3 A et 3 P. Ces premiers tronçons d'accouplement sont mobiles le long de guides horizontaux identiques adjacents, ici en un nombre supérieur d'une unité à celui des tronçons d'entrée et notés 9 A à 9 Q, chaque premier tronçon d'accou- plement passant entre deux guides. Ces guides sont ici coplanaires dans un plan vertical, leurs extrémités étant assujetties à un portique rectangulaire 10. En regard de l'ensemble de ces premiers guides disposés horizontalement et équidistants est disposée, parallèlement à celui-ci, une pluralité de guides verticaux identiques adjacents équidistants notés 11-1 à 11-18, ici assujettis à un second portique vertical rectangulaire 12, en pratique solidaire du premier cadre 10 par des entre- toises 13. Le long de ces guides verticaux sont montés coulissants de seconds tronçons d'accouplement 14-1 à 14-17 d'axes horizontaux parallèles, ici en un nombre inférieur d'une unité à celui des guides verticaux, chaque second tronçon d'accouplement passant entre deux tels guides. Ces seconds tronçons d'accouplement comportent des brides d'accouplement 15-1 à 15-17 coplanaires, longeant le plan fictif d'accouplement P. Comme les premiers et seconds portiques ou cadres 10 et 12 sont en regard et que les premiers et seconds tronçons d'accouplement longent le plan P de part et d'autre de celui-ci, n'importe lequel des premiers tronçons d'accouplement 7 A à 7 P est adapté à venir en regard de n'importe lequel des seconds tronçons d'accouple- ment et réciproquement. Ces seconds tronçons d'accouplement sont raccordés respectivement à de secondes canalisations déformables 16-1 à 16-17 qui sont identiques et formées ici de deux tronçons intermédiaires situés dans des plans verticaux parallèles, respectivement 16 '-1 à 16 "-17 Ces secondes canalisations déformables se raccordent à une série horizontale de seconds tronçons fixes 17-1 à 17-17, d'axes parallèles coplanaires dans un plan horizontal, et destinés à être raccordés aux lignes de sortie. Ces seconds tronçons d'accouplement, ces tronçons intermédiaires et ces seconds tronçons fixes ont des extrémités coudées à angle droit, vers la gauche ou vers la droite, formant conjointement de premières, secondes et troisièmes articulations coudées d'axe horizontal, respectivement notées 18-1 à 18-17, 19-1 à 19- 17 et 20-1 à 20-17 Pour une même canalisation déformable, ces diverses extrémités coudées s'affrontent, dans -des articulations, dans des plans verticaux confondus. On appréciera que les premières canalisations déformables sont décalées verticalement et se déforment dans des plans parallèles aux premiers guides horizontaux et que les secondes canalisations déformables sont décalées horizontalement et se déforment dans des plans verticaux parallèles aux seconds guides, verticaux; en fait, les premiers et seconds tronçons fixes décalés soit verticale- ment, soit horizontalement, sont disposés en opposition et ont des axes parallèles, perpendiculaires au plan fictif d'accouplement. De la sorte, l'ensemble des premiers et seconds guides permet, de manière éventuellement simultanée, la mise en communication de n'importe lesquels des premiers tronçons fixes avec n'importe lesquels des seconds tronçons fixes. Le détail de guidage et de l'accouplement des premiers et seconds tronçons d'accouplement est donné aux figures 3 à 6, à propos du premier tronçon d'accouplement 7 A avec le second tronçon d'accouplement 14-1. Les divers guides 9 A et 11-2 sont ici de section prismatique; plus précisément ils ont ici une forme en losange, en pratique carrée. Le long de chaque guide sauf un (il y a un guide de plus que de tronçons d'accouplement) s'étend une crémaillère 21 A ou 22-1 avec laquelle engrène un pignon 23 A ou 24-1 porté par l'arbre d'un moteur 25 A ou 26-1, 26-2 (en pratique un moteur hydraulique à rotation lente) embarqué par un chariot 27 A ou 28-1, 28-2 Chaque tronçon est muni de quatre galets rainurés 30, par exemple en polyuréthane, adaptés à rouler sur les arêtes en regard des guides entre lesquels doit circuler le chariot considéré. En outre chaque premier chariot 27 A comporte un détecteur de position 31 A (en pratique un détecteur de proximité) tandis que sur un guide horizontal associé sont prévus des bossages 32-1 respectivement associés aux seconds tronçons d'accouplement et adaptés à être détectés par le détecteur de position 31 A lorsque le premier tronçon d'accouplement 7 A porté par ce chariot est en regard de l'emplacement dans lequel doit venir le second tronçon d'accouplement 14-1 associé à ce bossage pour être, le cas échéant, accouplé à ce premier tronçon d'accouple- ment. De même, chaque second chariot 28-1 comporte un détecteur de position (non représenté) analogue à 31 A adapté à détecter l'un quelconque d'une série de bossages (non représentés) prévus sur le guide vertical associé à ce second chariot et respectivement associé aux positions possibles, le long de ce guide vertical, des divers premiers tronçons d'accouplement. Cela permet des positionnements automatiques précis des chariots par les moteurs. Sur chacun des premiers tronçons d'accouplement est monté un coupleur 40 de tout type connu approprié, ici à commande hydraulique, représenté à titre d'exemple aux figures 4 à 6 Il comporte principalement un manchon 41 formant came coulissant axialement autour du tronçon d'accouplement considéré en définissant une chambre 42 à volume variable communiquant avec un circuit de commande, de préférence hydraulique, et coopérant avec une pluralité de leviers 43 globalement orientés axialement autour d'axes transversaux, comportant à une extrémité un doigt de came 43 A et à l'autre extrémité une machoire 43 B adaptée à coiffer en les pressant l'une contre l'autre à la fois la bride 8 A du tronçon 7 A et la bride 151 de deuxième tronçon à lui assujettir. Un organe élastique 44 tend à maintenir les machoires 43 B écartées. Des détecteurs 45 sont prévus sur chacun des seconds tronçons d'accouplement pour détecter des butées 46 des premiers tronçons d'accouplement, et contrôler ainsi la présence de l'un des premiers tronçons d'accouplement et l'ouverture ou la fermeture du coupleur 40 D'autre part, des détecteurs 45 A sont prévus pour contrôler l'état ouvert/fermé du coupleur. De préférence, pour autoriser un jeu (quelques millimètres) entre les brides des premiers et seconds tronçons d'accouplement lors de leurs mouvements relatifs, pour éviter toute dégradation de leurs surfaces d'affronte- ment et des joints d'étanchéité qui y sont prévus, un montage élastique comportant des ressorts 47, est prévu entre les brides 15-1 et les chariots associés, en sorte de forcer un recul de ces brides lors de l'écartement des mâchoires du coupleur associé, ces mâchoires assurant sur ces brides 15-1 un effet de came pour, à la fermeture, appliquer ces brides sur les brides 8 A Des détecteurs de fin de course (non représen- tés) sont prévus aux extrémités des guides. La figure 7 présente les principaux éléments constitutifs d'un système de commande automatique d'une telle installation: il comporte un circuit hydraulique 50 associé à un automate programmable 51, un écran de visualisation 52 et un éventuel poste manuel de commande 53. Le circuit 50 comporte une centrale 54 de tout type connu approprié (comportant par exemple une pompe à 12 1/mn sous une pression de 140 bars) et, associé à chaque premier ou second tronçon fixe, un bloc de distribution 55 A 56-1 et des flexibles aboutissant aux moteurs 25 A 26-1 et aux coupleurs 40. Lors de la manoeuvre en translation de chaque tronçon d'accouplement, le détecteur de position associé (par exemple 31 A) transmet à l'automate une impulsion chaque fois qu'il détecte un bossage (par exemple 32-1). Ces impulsions sont comptabilisées et mémorisées par l'automate qui connaît donc la position de chaque tronçon d'accouplement L'automate reçoît en fait les signaux des divers détecteurs et agit en conséquence sur les éléments électrohydrauliques du circuit hydraulique 50 Il s'agit par exemple d'un automate TELEMECANIQUE TSX 47/30 ou équivalent. L'écran 52 et son clavier permettent de saisir des données et de visualiser en temps réel l'état de l'installation, par exemple en indiquant le déroulement des déplacements de deux tronçons, selon une ligne et une colonne respectivement, jusque et y compris leur accouple- ment. A titre d'exemple, l'opérateur choisit à l'aide de son clavier les numéros/lettres des tronçons à connec- ter. Sur l'écran, apparaissent les positions instantanées de ces deux tronçons, disponibles ou non (libres ou encore accouplés par ailleurs). Les opérations de connexions se déroulent dans l'ordre suivant (après d'éventuels désaccouplements s'il y a lieu): déplacement du tronçon mobile horizontalement vers le point de connexion choisi, l'écran visualise la position en temps réel, arrêt sur la position prédéterminée, déplacement du tronçon mobile verticalement jusqu'à la détection de la position de raccordement, arrêt et blocage hydraulique de la motorisation, fermeture du coupleur hydraulique, l'écran de contrôle indique que la connexion est réalisée, une autorisation de transfert du produit est disponible dans l'automate pour utilisation dans le process général. La figure 8 représente une variante de réalisation selon laquelle le déplacement des chariots est assuré par des blocs écrous 60 solidaires de ces chariots coopérant avec des vis 61 entraînées par des moteurs fixes 62. A titre d'exemple, les portiques 10 et 12 ont environ 10 m de haut, 11 m de large, les plans contenant les axes des premiers tronçons fixes et des seconds tronçons fixes interceptant ces portiques selon leurs médianes respectivement verticale et horizontale, l'écarte- ment entre tronçons adjacents étant de 0,6 m pour des diamètres extérieurs de 0,1 m, les premiers tronçons d'une part, et les seconds tronçons d'autre part, étant séparés d'une distance également voisine de 10 m. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Installation de connexion sélective provisoire de l'un quelconque d'une pluralité de premiers tronçons fixes ( 2 A à 2 P), à l'un quelconque d'une pluralité de seconds tronçons fixes comportant: une première pluralité ordonnée de premiers tronçons d'accouplement ( 7 A à 7 P), présentant des brides d'accouplement longeant un plan fictif d'accouplement (P), mobiles avec un débattement donné le long d'une pluralité de premiers guides identiques adjacents ( 9 A à 9 Q) paral- lèles à une première direction (Dl) de ce plan fictif d'ac- couplement et décalés parallèlement à une seconde direction (D 2) de ce plan fictif d'accouplement, et connectés chacun par l'une d'une pluralité de premières canalisations déformables ( 3 A à 3 P) à l'un de la pluralité de premiers tronçons fixes ( 2 A à 2 P), lesquels premiers tronçons fixes sont au moins approximativement perpendiculaires à ce plan fictif d'accouplement et sont décalés parallèlement à cette seconde direction, et ces premières canalisations défor- mables étant déformables dans des plans de déformations parallèles à cette première direction; une seconde pluralité ordonnée de seconds tronçons d'accouplement ( 14-1 à 14-17), présentant des brides d'accouplement ( 15-1 à 15-17) longeant ce plan fictif d'accouplement, mobiles avec un débattement donné le long d'une pluralité de seconds guides identiques adjacents ( 11-1 à 11-18), au moins approximativement parallèles à cette seconde direction (D 2) et décalés parallèlement à cette première direction (Dl), et connectés chacun par l'une d'une pluralité de secondes canalisations déformables ( 16-1 à 16-17) à l'un de la pluralité de seconds tronçons fixes ( 17-1 à 17-17), lesquels seconds tronçons fixes sont au moins approximativement perpendicu- laires au plan fictif d'accouplement et sont décalés parallèlement à cette première direction, et ces secondes canalisations déformables étant déformables dans des plans de déformation parallèles à cette seconde direction, ladite pluralité de premiers guides étant dans son ensemble en regard de la pluralité de seconds guides prise dans son ensemble de sorte que chaque premier tronçon d'accouplement ( 7 A à 7 P)puisse venir en regard de l'un quelconque des seconds tronçons ( 17-1 à 17-17), et réciproquement, chacun des premiers tronçons d'accouplement comportant un coupleur ( 40) adapté à assujettir la bride de celui-ci à celle de l'un quelconque des seconds tronçons d'accouplement, les premiers et seconds tronçons fixes, les premières et secondes canalisations déformables, et les premiers et seconds tronçons mobiles d'accouplement ayant un même diamètre intérieur constant. 2 Installation de connexion selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que chaque première canalisation déformable est formée d'au moins deux tronçons intermédiaires parallèles au plan de déformation associé parallèle à cette première direction et articulés entre eux et avec un des premiers tronçons fixes et l'un des premiers tronçons mobiles d'accouplement par des articulations coudées d'axes perpendiculaires à ce plan associé à ladite première canalisation déformable, et en ce que chaque seconde articulation déformable est formée d'au moins deux tronçons intermédiaires parallèles au plan de déformation associé parallèle à cette seconde direction et articulés entre eux et avec l'un des seconds tronçons fixes et l'un des seconds tronçons mobiles d'accouplement par des articulations coudées d'axes perpendiculaires à ce plan associé à ladite seconde canalisation déformable. 3 Installation de connexion selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que les premières canalisa- tions déformables ont des plans parallèles de déformation, perpendiculaires au plan fictif d'accouplement, et les secondes canalisations déformables ont des plans parallèles de déformation également perpendiculaires au plan fictif d'accouplement. 4 Installation de connexion selon la reven- dication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que chaque canalisation déformable est constituée de deux tronçons. Installation de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la première direction est perpendiculaire à la seconde direction. 6 Installation de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la première direction est horizontale et la seconde direction est verticale. 7 Installation de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque premier ou second tronçon d'accouplement ( 7 A à 7 P) est monté sur un chariot, mobile entre deux des premiers ou seconds guides et commandé en mouvement par un moteur associé à ce chariot et contrôle par un système centralisé de commande automatique. 8 Installation de connexion selon la reven- dication 7, caractérisée en ce que ce moteur est à commande hydraulique et est embarqué sur le chariot. 9 Installation de connexion selon la reven- dication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que chaque chariot est muni d'un détecteur de position adapté à détecter, sur un guide associé à ce chariot, des repères caractéristiques des positions d'accouplement possible de ce chariot. Installation de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce, que les premiers tronçons fixes d'une part, et les seconds tronçons fixes d'autre part, sont en nombres supérieurs à 5.