Brevet FR2684742A1 — publié le 19930611

Dispositif de protection contre les de fluide à haute ou très haute pression La présente invention concerne un dispositif de protection contre les jets de fluide à haute ou très haute pression utilisés pour effectuer un usinage de produits, notamment lors de la découpe de canalisations enterrées. I1 existe aujourd'hui différentes techniques de découpe de matériaux applicables notamment à la découpe de canalisations enterrées pour permettre le remplacement ultérieur de ces canalisations. Les plus anciennes techniques font appel à des procédés entièrement mécaniques consistant à fragmenter la canalisation à remplacer par l'utilisation de disques ou lames et d'un dispositif à percussion tandis que les méthodes les plus récentes ont recours à des techniques basées sur la projection localisée notamment de fluides. Ainsi, la demande de brevet français N 90 07673 décrit un dispositif permettant la découpe longitudinale de canalisations par l'intérieur au moyen d'un jet de liquide sous pression. Le liquide peut consister en de l'eau pure à laquelle est éventuellement associé un additif pour procurer un jet plus cohérent ou bien en un mélange d'eau et de particules abrasives comme de la poudre minérale par exemple. L'eau pure est plus particulièrement adaptée pour la découpe de matériaux tels que le polyéthylène, le polychlorure de vinyle, et de façon plus générale les matières plastiques, tandis que le mélange eau/abrasif est mieux adapté aux matériaux métalliques ou minéraux. Si les dispositifs précédents ont apporté des avantages considérables par rapport aux dispositifs mécaniques antérieurs, ils ont malheureusement introduit des contraintes supplémentaires au niveau de la sécurité des personnes et des biens. En effet, si en principe la terre entourant les canalisations est suffisante pour absorber le surplus d'énergie du fluide sous haute ou très haute pression la traversant à l'instant de la rupture de la canalisation, il en est tout autrement au niveau de l'introduction et de la sortie du dispositif de découpage, ainsi qu'en cours de découpe lorsqu'il existe des fouilles intermédiaires au niveau desquelles la canalisation est à l'air libre. En ce cas, il y a projection dans l'air d'un ou plusieurs jets de liquide qui peuvent être dangereux pour l'opérateur et son environnement. Ceci est particulièrement vrai lors de la mise en route du système de découpe qui doit être effectuée préalablement avant toute introduction dans la canalisation. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédents par la création d'un écran afin de freiner le jet de fluide au delà de la zone à usiner. Elle a pour but également de provoquer la coupure ou la diminution de la pression du fluide de coupe lorsque cet écran vient à être perforé par ce fluide. Ces buts sont atteints grâce à un dispositif de protection contre les jets de fluide à haute ou très haute pression caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches superposées dont l'une au moins est constituée de matériaux granulaires assurant le freinage et la dispersion du jet de fluide, et en ce qu'il comporte en outre un organe de sécurité disposé dans l'une des couches du dispositif et destiné à signaler la perforation par le jet de fluide de la couche immédiatement inférieure. Ce dispositif de protection peut comporter également un organe de sécurité disposé dans l'une des couches du dispositif et destiné à signaler la perforation par le jet de fluide de la couche immédiatement inférieure. Le dispositif peut encore comporter au moins une couche métallique destinée à assurer un blindage et à maintenir une certaine rigidité au dispositif de protection. Selon un mode de réalisation particulier, le freinage et la dispersion du jet de fluide peuvent aussi être obtenus par une couche comportant un ensemble de chicanes présentant une incidence déterminée par rapport au jet de fluide afin d'en augmenter sa course et de le dévier. Avantageusement, les matériaux granulaires comportent des billes de mousse, de verre ou de métal ou encore des grains d'abrasifs tels que des grains de sable. L'organe de sécurité est relié à un boîtier qui, soit actionne une alarme à destination d'un opérateur, soit agit sur un dispositif générateur de la pression du jet de fluide afin que l'opérateur ou le dispositif générateur coupe l'alimentation en pression du jet de fluide ou au moins en module la puissance d'émission. I1 peut comporter un système de détection de l'humidité ou de détection de pression réagissant à la présence du jet de fluide dans la couche comprenant cet organe de sécurité ou encore un système de détection électrique réagissant à la rupture de continuité électrique existant au niveau de la couche comprenant l'organe de sécurité. Dans le cas d'utilisation d'un système de détection électrique, organe de sécurité comporte un tissage de fils conducteurs dont la rupture d'un seul fil est suffisante pour provoquer une discontinuité électrique. De façon particulière, le dispositif de protection présente une forme et des dimensions adaptées aux objets qu'il recouvre afin d'assurer la protection d'opérateurs vis à vis des jets de fluide à haute ou très haute pression mis en oeuvre pour notamment le fractionnement de ces objets. En particulier, le dispositif de protection peut être formé d'un unique panneau composé de différentes couches dont certaines sont consommables ou reconstituables après une première traversée du jet de fluide ou bien formé par l'assemblage de panneaux uniques selon une section prédéterminée, par exemple en U, afin de recouvrir l'objet soumis à l'action destructrice du jet de fluide. Le dispositif peut encore avantageusement présenter une section cylindrique de dimension adaptée à l'objet qu'il est amené à recouvrir, formant ainsi un manchon dans lequel peut se déplacer le jet de fluide dont l'action tend à fractionner l'objet ainsi partiellement recouvert. D'une manière générale, le dispositif selon l'invention est applicable à la protection des opérateurs procédant à une découpe de produits à l'aide d'un appareil de découpe par jet de fluide sous pression, que l'opération de découpe ait lieu en atelier ou sur un chantier. En extérieur, une application privilégiée est toutefois constituée par la protection des opérateurs procédant à la découpe de canalisation enterrées. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés surlesquels sur lesquels: La figure 1 montre une vue schématique d'une canalisation enterrée, La figure 2 est une vue du dispositif de protection selon l'invention placé à l'extrémité d'une canalisation, La figure 3 est une vue en bout d'un exemple de réalisation du dispositif de protection selon l'invention, La figure 4 est une vue schématique d'un autre exemple de réalisation du dispositif de protection selon l'invention disposé sur une fouille, La figure 5 est une coupe du dispositif de protection selon l'invention montrant une disposition des différentes couches le constituant, La figure 6 est une coupe axiale du dispositif de protection selon l'invention montrant une autre disposition des couches le constituant, La figure 7 est une vue en bout avec arrachement montrant les différentes couches constituant le dispositif de protection selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'un terrain 1 dans lequel on peut apercevoir une fouille 2 intermédiaire entre un début 4 et une fin 5 d'une canalisation 3 enterrée dans ce terrain. Cette canalisation est constituée de plusieurs tronçons mis bout à bout formant un conduit dans lequel s'écoulait le gaz ou le liquide dont on désirait assurer le transport. Afin de procéder au remplacement de cette canalisation, des excavations ont été pratiquées en avant et en arrière de la canalisation 3 pour permettre le passage d'un appareillage de découpe. Dans le cas d'appareillages de découpe du type à jet de fluide sous pression, pour amorcer la découpe, il est nécessaire de mettre en route le dispositif de découpe avant son introduction proprement dite dans la canalisation 3. La pression doit également être maintenue jusqu'à la découpe complète de cette canalisation. I1 en résulte, tant au début 4 qu'à l'extrémité 5 de cette canalisation, la nécessité de mettre en place des protections contre les jets de fluides à haute ou très haute pression émis par l'appareillage de découpe, la plage de pression utilisée pouvant se situer à l'intérieur du domaine défini par les valeurs 30 et 4000 bar. De même une protection doit être mise en place au niveau de la fouille 2 au sein de laquelle la canalisation 3 ne bénéficie alors plus de la protection naturelle du sol 1. Sur la figure 1, trois dispositifs de protection sont placés respectivement en avant de la canalisation, en arrière de la canalisation et au niveau de la fouille 2. Un premier dispositif de protection 6 est mis en place autour de l'extrémité avant 4 de la canalisation 3 à découper. De la terre 7 vient recouvrir partiellement cette protection 6 pour assurer la continuité de la protection avec le sol 1 entourant la canalisation 3. Il est procédé de même à l'extrémité arrière 5 de cette canalisation où un dispositif de protection 8, identique au précédent, vient recouvrir cette extrémité. Pareillement, de la terre 9 recouvre partiellement le dispositif 8. Au niveau de la fouille 2, la canalisation 3 est recouverte d'un autre dispositif de protection 10 dont la forme est cependant différente des deux précédents. En effet, il est plus simple dans ce cas de mettre en oeuvre un dispositif en forme du U disposé à cheval sur la canalisation, la continuité de protection avec le sol 1 étant, là encore, réalisée par un amas de terre 1 1 recouvrant ce dispositif 10 au moins au niveau de ses extrémités. La figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1 dans laquelle est montrée l'action d'un appareillage de découpe à jet de fluide. Cet appareillage comporte un corps 12 prolongé par une tête active 13 munie d'orifices 130 par lesquels est expulsé un fluide de découpe sous pression. Lors de la mise en route de l'appareillage 12,13 celui-ci n'est pas encore introduit dans la canalisation 3 mais se trouve déjà à l'intérieur du dispositif de protection 6 recouvrant en partie cette canalisation. Le réglage de l'appareillage de découpe peut ainsi être fait sans risque tant pour l'opérateur que pour son environnement, le jet de fluide initial se trouvant arrêté par ce dispositif. I1 peut être remarqué que le dispositif de protection est relié directement à un boîtier 14 qui peut soit constituer une alarme indépendante de l'appareillage de découpe et permettant d'avertir l'opérateur d'une rupture du dispositif de protection 6 soit constituer directement un ensemble générateur de pression de cet appareillage 12,13 dont la commande est conditionnée par la rupture ou non du dispositif de protection. La figure 3 est une vue en bout d'un dispositif de protection 10 selon l'invention présentant une section en U et disposé à cheval sur la canalisation 3, les faces internes 1000, 1010 et 1020 des parties respectivement supérieure et latérales du dispositif 10 venant en contact avec la paroi externe 31 de la canalisation 3. I1 peut être noté que le dispositif de protection peut aussi se présenter sous la forme de trois panneaux indépendants disposés de façon à présenter, une fois mis en place, cette même section en U, la solidarisation de ces panneaux pouvant être réalisée par tout dispositif de fixation classiquement utilisé ou, plus simplement, par la seule pression exercée par l'adjonction de terre autour d'au moins une partie de ces panneaux. La figure 4 est une autre forme de réalisation du dispositif de protection selon l'invention plus particulièrement adapté aux fouilles intermédiaires 2. Dans ce cas, il est en effet plus pratique de recouvrir simplement cette fouille par une plaque unique 15, disposée à même le sol 1, dont la structure est la même que les dispositifs de protection décrits précédemment, à section en U 10 ou en forme de manchon 6 et 8, et qui sera maintenant détaillée en regard des figures 5 à 7. La figure 5 est un premier exemple de réalisation d'une structure 601 de dispositif de protection applicable aux dispositifs 6,8,10,15 selon l'invention. Cette structure 601 se compose de plusieurs couches superposées et indépendantes réalisant chacune une fonction particulière. Une première couche 60 qui sera pour une partie en contact direct avec la paroi externe 31 de la canalisation 3 à découper comporte un matériau granulaire qui permet le freinage ou la dispersion du jet de fluide issu de l'appareillage de découpe et traversant la canalisation. Avantageusement, ce matériau peut être des billes de mousse, de verre ou de métal, du sable, des grains abrasifs ou bien encore des matériaux hydrophiles type grain d'eau ou analogue, lorsque le fluide sous pression est constitué par de l'eau. Une deuxième couche 61 est une paroi métallique qui assure la rigidité si nécessaire de la couche précédente et en même temps réalise un premier blindage pour le dispositif. Une troisième couche 62 comporte comme la première couche un matériau granulaire et est destinée comme cette dernière à freiner et à disperser le jet de fluide. I1 peut être noté que cette couche n'est indispensable que lorsque la pression exercée par le jet de fluide ne peut a priori être contenue par la seule première couche. Elle dépend donc essentiellement de la puissance du fluide à haute pression comme de la protection recherchée. La troisième couche 62 peut comporter un matériau granulaire différent ou non de celui constituant la première couche 60. Il doit être noté que dans certaines applications spécifiques il pourra être nécessaire de mettre en oeuvre plus de deux couches du type prédéfini dont la séparation pourra ou non être réalisée par des parois métalliques. Une quatrième couche 63 comporte un organe de sécurité relié à l'ensemble externe 15 destiné à signaler à l'opérateur que la couche inférieure précédente 62 a été perforée et traversée par le jet de fluide sous pression et qu'ainsi le dispositif de protection ne remplit plus le rôle auquel il est destiné, c'est-à-dire la protection des biens et des personnes. L'organe de sécurité peut être un système de détection d'humidité, un système électrique agissant par détection de court-circuit ou rupture de continuité électrique, un système acoustiquc, un système mécanique ou bien encore un système réagissant à la variation de pression d'un gaz ou d'un liquide. Dans le cas d'un système électrique agissant par rupture de la continuité électrique, il est simple de recourir à un grillage ou un tissage de fil conducteur émaillé dont la coupure d'un seul fil est alors suffisante pour provoquer cette variation de la continuité électrique. L'organe de sécurité qui permet la détection du jet de fluide à haute pression pénétrant dans la quatrième couche 63 ou bien encore la mesure de la puissance de ce jet, selon le système mis en oeuvre, peut alors simplement être relié au boîtier 15 qui peut actionner un signal d'alarme sonore ou lumineux à destination de l'opérateur ou agir directement sur un dispositif générateur de pression de l'appareillage de découpe en coupant l'alimentation en pression ou en modulant la puissance émise en fonction de la puissance du jet de fluide détectée par l'organe de sécurité. Enfin, une cinquième couche 64, métallique, fait office de blindage de sécurité. La figure 6 est un autre exemple de réalisation d'une structure 602 du dispositif de protection 6, 8, 10, 15 selon l'invention. Les éléments identiques à ceux de la figure 5, signalés par les mêmes références, ne seront pas à nouveau décrits dans le détail. Les première et deuxième couches 60 et 61 sont comme précédemment, respectivement constituées d'un matériau granulaire et d'une paroi métallique mais une troisième couche 65 présente une structure différente tout en ayant une fonction identique à la couche 62 détaillée en regard de la figure 5. I1 s'agit, ici encore, de procéder au freinage du jet de fluide, mais cette fonction est réalisée par un ensemble de chicanes présentant une certaine incidence par rapport à ce jet afin de le dévier, d'augmenter sa course et éventuellement de le rabattre vers la canalisation. I1 doit être noté qu'il est tout à fait possible de combiner ces éléments avec un matériau granulaire pour en augmenter encore le pouvoir de freinage du jet de fluide à haute pression émis par l'appareillage de découpe. I1 doit être encore noté que la disposition précédente des différentes couches peut parfaitement être changée. Ainsi une première couche peut comporter des chicanes, une deuxième couche peut constituer un blindage métallique et une troisième couche peut être faite d'un matériau granulaire par exemple. I1 peut aussi être remarqué que dans l'exemple de réalisation de la figure 6, la dernière couche est constituée par l'organe de sécurité, la couche de blindage terminale ayant été omise. Un exemple de dispositif de protection particulièrement efficace et complet peut comprendre, à partir de la face sur laquelle peut venir frapper le jet de liquide haute pression, une première couche d'un matériau granulaire, une deuxième couche comportant des éléments de déviation angulaire, une troisième couche composée d'un matériau hydrophile, une quatrième couche constituant un organe de sécurité et une cinquième couche constituant un blindage métallique. La figure 7 est une vue schématique en bout de la canalisation 3 munie du dispositif de protection 6,8 formant manchon dans laquelle dans un souci didactique apparaît une partie arrachée montrant la structure 601 de ce dispositif de protection dans l'exemple de réalisation de la figure 5 ainsi que la tête 13 de l'appareillage de découpe de laquelle des orifices 130 expulsent le jet de fluide 16. Il est à remarquer que l'avantage procuré par l'utilisation de matières granulaires est que celles-ci peuvent être reconstituées après utilisation par recompactage, vibration, ou tout autre moyen équivalent et qu'elle peuvent donc être refabriquées à la demande. D'ailleurs, certaines se reconstituent naturellement sans l'utilisation de traitement particulier. Le dispositif de protection devra donc si possible être réalisé sous forme de cartouche reconstituable ou consommable si l'on désire ne pas procéder à sa récupération. La description précédente n'est nullement limitative et on conçoit aisément que l'homme de l'art pourra tout en restant dans le domaine de l'invention permuter les différentes couches, augmenter ou restreindre leur nombre en fonction de la puissance du fluide considéré ou encore du type de protection recherché. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection contre les jets de fluide à haute ou très haute pression caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches superposées (60 à 64) dont l'une au moins (60) est constituée de matériaux granulaires assurant le freinage et la dispersion du jet de fluide (16), et en ce qu'il comporte en outre un organe de sécurité disposé dans l'une (63) des couches du dispositif et destiné à signaler la perforation par le jet de fluide (16) de la couche immédiatement inférieure. 2. Dispositif de protection selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une couche métallique (61,64) destinée à assurer un blindage et à maintenir une certaine rigidité au dispositif de protection. 3. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le freinage et la dispersion du jet de fluide (16) sont aussi obtenus par une couche (65) comportant un ensemble de chicanes présentant une incidence déterminée par rapport au jet de fluide afin d'en augmenter sa course et de le dévier. 4. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les matériaux granulaires comportent des billes de mousse, de verre ou de métal, ou des grains d'abrasif tels que des grains de sable. 5. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité est relié à un boîtier (15) qui actionne une alarme à destination d'un opérateur ou agit sur un dispositif générateur de la pression du jet de fluide afin que l'opérateur ou le dispositif générateur coupe l'alimentation en pression du jet de fluide (16) ou au moins en module la puissance d'émission. 6. Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de sécurité comporte un système de détection de l'humidité ou de détection de pression réagissant à la présence du jet de fluide (16) dans la couche (63) comprenant cet organe de sécurité. 7. Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de sécurité comporte un système de détection électrique réagissant à la rupture de continuité électrique existant au niveau de la couche (63) comprenant l'organe de sécurité. 8. Dispositif de protection selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche (63) comprenant l'organe de sécurité comporte un tissage de fils conducteurs dont la rupture d'un seul fil est suffisante pour provoquer une discontinuité électrique. 9. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une forme et des dimensions adaptées aux objets qu'il recouvre afin d'assurer la protection d'opérateurs vis à vis des jets de fluide à haute ou très haute pression mis en oeuvre pour notamment le fractionnement de ces objets. 10. Dispositif de protection selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est formé d'un unique panneau (15) composé de différentes couches dont certaines sont consommables ou reconstituables après une première traversée du jet de fluide (16). 11. Dispositif de protection selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est formé par l'assemblage de panneaux uniques (15) selon une section prédéterminée, par exemple en U, afin de recouvrir l'objet soumis à l'action destructrice du jet de fluide (16). 12. Dispositif de protection selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il présente une section cylindrique de dimension adaptée à l'objet qu'il est amené à recouvrir, formant ainsi un manchon (6) dans lequel peut se déplacer le jet de fluide (16) dont l'action tend à fractionner l'objet ainsi partiellement recouvert. 13. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la pression mise en oeuvre par le jet de fluide est comprise entre 30 et 4000 bars. 14. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, adapté à la protection contre les jets d'eau sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche (60,62) de matériau hydrophile. 15. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, adaptée à la protection des opérateurs en atelier ou sur un chantier lors de la découpe de produits à l'aide d'un appareil de découpe par jet de fluide sous pression. 16. Application du dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 à la protection des opérateurs lors de la découpe de canalisations enterrées (3) à l'aide d'un appareil de découpe par jet de fluide sous pression et notamment en entrée (4) et en sortie (5) de canalisation ou lors de fouilles intermédiaires (2).