Brevet FR2689175A1 — publié le 19931001

Sonde d'imprégnation L'invention concerne une sonde d'imprégnation comprenant un tube d'imprégnation et un manchon gonflable fixé de façon étanche par ses sections d'extrémité sur le tube d'imprégnation, qui comprend à une extrémité une entrée pour un fluide d'imprégnation munie d'un dispositif de sécurité anti-retour, et à l'autre extrémité un disque de rupture fixé en position et fermant le canal longitudinal du tube d'imprégnation, l'enceinte annulaire comprise entre le manchon gonflable et le tube d'imprégnation pouvant être soumise à l'action du fluide d'imprégnation par l'intermédiaire d'alésages transversaux constitués dans la paroi du tube d'imprégnation et fermés par une bague d'étanchéité élastioue. On utilise les sondes d'impréanation dans les mines les exploitations souterraines ainsi aue dans le domaine de l'assainissement des bâtiments sous forme Dar exem Dle d'obturateurs de trous de foraae ou d'ancres d'injection Elles constituent un moyen auxiliaire Dour l'injection Dar exem Dle de ciment liouide de résine svnthétioue de verre soluble ou analooues dans le terrain ou dans la maconnerie Le terrain ou la maconnerie doit être consolidé à l'aide de ce fluide d'impréanation Il est éaalement Dossible de rendre étanche des fissures ou crevasses au moven de fluides d'im Dréanation. Les ancres d'injection remplissent à cet éaard une fonction additionnelle en remplissant des tâches de maintien du terrain. En roèale aénérale une sonde d'im Dréanation du t Y De mentionné com Drend un tube d'impréanation en acier oui com Dorte à son extrémité d'entrée un dispositif de sécurité anti-retour Ce dis Dositif de sécurité anti-retour est constitué le plus souvent par un corps d'étanchéité-de forme sphérique qui est pressé par un ressort hélicoïdal contre un bord d'étanchéité constitué dans une douille filetée et tourné vers l'intérieur du tube d'imprégnation. A l'autre extrémité du tube d'imprégnation est prévue une section à filetage externe sur laquelle est vissé un capuchon fileté qui comprend un passage sur le côté de son fond Grâce au capuchon fileté, un disque de rupture est pressé de façon étanche contre le côté frontal du tube d'imprégnation. S'il est nécessaire d'allonger le tube d'imprégnation, on utilise comme prolongement un tube d'injection au moyen d'un manchon d'accouplement à double filetage, en fixant de façon étanche le disque de rupture sur le tube d'imprégnation. Le tube d'imprégnation est entouré par un manchon gonflable sensiblement au milieu de sa partie longitudinale Les sections d'extrémité du manchon gonflable sont fixées de façon étanche sur la périphérie du tube d'imprégnation à l'aide par exemple de bagues de serrage Entre les sections d'extrémité du manchon gonflable et sensiblement en son centre sont prévus des alésages traversants dans la paroi du tube d'imprégnation, dont les embouchures situées radialement à l'extérieur sont recouvertes par une bague d'étanchéité élastique. Quand on effectue une injection, on commence par pousser la sonde d'imprégnation jusqu'à la profondeur prévue dans le trou de forage précédemment réalisé Ensuite, on envoie le fluide d'imprégnation dans la sonde d'imprégnation Comme le disque de rupture empêche la sortie du fluide d'imprégnation dans le trou de forage à l'extrémité du tube d'imprégnation qui est à l'opposé de l'entrée, ce fluide d'imprégnation passe par les alésages traversants après avoir repoussé la bague d'étanchéité et parvient dans l'enceinte annulaire comprise entre le tube d'imprégnation et le manchon gonflable De ce fait, le manchon gonflable est pressé de façon étanche contre la paroi du trou de forage et la sonde d'imprégnation est ainsi maintenue par serrage dans le trou de forage Lorsque l'on fait monter la pression dans le tube d'imprégnation, le disque de rupture se brise et le fluide d'imprégnation pénètre dans le trou de forage ainsi que dans les fissures et crevasses du terrain ou de la maçonnerie se trouvant à l'arrière La bague d'étanchéité élastique interdit par le côté périphérique des alésages traversants un retour du fluide d'imprégnation depuis l'enceinte annulaire entre le manchon gonflable et le tube d'imprégnation et assure ainsi le serrage de la sonde d'imprégnation dans le trou de forage. Un problème des sondes d'imprégnation connues consiste dans le fait que l'orientation parfaite de la position du disque de rupture sur le côté frontal du tube d'imprégnation doit être effectuée à la main Il en résulte que l'appui étanche du disque de rupture dépend exclusivement des soins et de l'habileté du monteur qui le met en place En outre, des travaux manuels demandent toujours plus de temps, ce qui augmente les frais de fabrication Il est en outre à noter que le capuchon fileté constitue une pièce de précision qui renchérit la fabrication, en particulier du fait de son filetage interne. Partant de la sonde d'imprégnation décrite dans le préambule, l'invention a pour but d'améliorer cette dernière de façon que le montage du disque de rupture puisse s'effectuer automatiquement et de façon économique. Selon l'invention, la solution à ce problème est constituée par le fait que le disque de rupture est pressé par une bague de fixation contre une surface annulaire constituée dans une section longitudinale cylindrique d'extrémité du canal longitudinal du tube d'imprégnation dont le diamètre est plus important, le diamètre interne de la bague de fixation étant plus petit que le diamètre du canal longitudinal et le bord interne de la bague de fixation qui repose contre le disque de rupture étant constitué à arête vive. De ce fait, le blocage de la position du disque de rupture ne s'effectue plus sur le côté frontal d'un tube d'imprégnation mais sur une surface annulaire à l'extrémité interne d'une section longitudinale d'extrémité de diamètre plus grand que le diamètre du canal longitudinal du tube d'imprégnation On utilise une simple bague de fixation de conformation cylindrique sur ses côtés interne et externe, qui est introduite dans la section longitudinale et qui presse le disque de rupture contre la surface annulaire. Lors du montage, le disque de rupture et la bague de fixation peuvent être mis en place sans problème de façon automatique l'un après l'autre dans la section longitudinale d'extrémité et fixés de la manière correcte. Le bord interne à arête vive de la bague de fixation qui repose sur le disque de rupture est prévu pour que lorsque la pression monte à l'intérieur du tube d'imprégnation, le disque de rupture soit pressé contre ce bord interne qui agit comme une arête de cisaillement et se brise dès que la résistance prédéterminée est dépassée La dimension du diamètre interne de la bague de fixation dépend de la pression de rupture du disque de rupture qui est exigée ou du débit du fluide d'imprégnation qui est exigé. Selon un perfectionnement avantageux du concept de l'invention, il est fait en sorte que l'extrémité libre du tube d'imprégnation soit de forme conique sur sa périphérie, et que la bague de fixation qui est de dimension plus courte que la section longitudinale d'extrémité du canal longitudinal soit pressée contre le disque de rupture par sertissage du bord frontal du tube d'imprégnation. Du fait de la forme conique de la périphérie de l'extrémité libre du tube d'imprégnation, ce dernier va en se réduisant en direction du côté frontal, ce qui fait que la section d'extrémité du tube d'imprégnation qui fait saillie au-delà de la bague de fixation présente une épaisseur de paroi allant en diminuant Celle-ci peut alors être facilement rabattue ou sertie vers l'intérieur avec un outil approprié -La bague de fixation est alors pressée contre le disque de rupture et ce dernier contre la surface annulaire En raison de ce serrage coaxial de la bague de fixation et du disque de rupture contre la surface annulaire, on est assuré d'une étanchéité parfaite vis-à-vis du fluide d'imprégnation pendant la phase d'application de la pression. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail dans ce qui suit à l'aide de modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure i est une vue en coupe longitudinale verticale d'une sonde d'imprégnation; la figure 2 représente la sonde d'imprégnation de la figure 1 sur laquelle est monté un tube d'injection, partiellement en vue latérale et partiellement en coupe longitudinale verticale; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale verticale éclatée de la section d'extrémité située du côté du terrain d'un tube d'imprégnation, d'un disque de rupture et d'une bague de fixation; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale verticale à plus grande échelle de la section d'extrémité du tube d'imprégnation, du disque de rupture et de la bague de fixation de la figure 1, à l'état assemblé; et la figure 5 est également une vue en coupe longitudinale verticale similaire à la figure 4 après blocage en position de la bague de fixation et du disque de rupture. Aux figures 1 et 2 est désignée en 1 une sonde d'imprégnation pouvant être utilisée par exemple pour consolider un terrain dans une mine souterraine ou pour rendre étanche des fissures ou crevasses du terrain, en injectant dans le sol au moyen de la sonde d'imprégnation I un fluide d'imprégnation tel qu'un ciment liquide. La sonde d'imprégnation 1 comprend un tube d'imprégnation en acier 2 muni à ses deux extrémités 3 et 4 d'un filetage externe 5, 6. Le filetage externe 5 de l'extrémité d'entrée 3 sert à la fixation d'un tuyau flexible ou d'un tube non représenté par lequel le fluide d'imprégnation est envoyé dans le tube d'imprégnation 2 Une douille 7 est vissée dans l'extrémité d'entrée 3 et bloquée en position A l'extrémité interne du canal 8 qui traverse la douille 7 est prévu un bord d'étanchéité 9 de forme annulaire contre lequel est pressé un corps d'étanchéité de forme sphérique 10 au moyen d'un ressort hélicoïdal 11 Le ressort hélicoïdal Il s'appuie par une section d'extrémité de forme annulaire 12 sur un bourrelet annulaire 13 dans le canal longitudinal 14 du tube d'imprégnation 2 Le bourrelet annulaire 13 est formé par refoulement radial du matériau à partir de la paroi 15 du tube d'imprégnation 2 Il en résulte une qorqe périphérique 16 sur la périphérie du tube d'imprégnation 2. Le filetaqe externe 6 de l'autre extrémité 4 du tube d'imprégnation 2 qui est tournée vers le terrain sert, comme on peut le voir à la figure 2, à la fixation d'un tube d'injection 17 formant un prolongement du tube d'imprégnation 2 A cette fin, l'extrémité 18 du tube d'injection 17 qui est tournée vers le tube d'imprégnation 2 comprend un filetage externe 19, ce qui fait que le tube d'injection 17 peut être relié de façon étanche au tube d'imprégnation 2 à l'aide d'un manchon d'accouplement à double filetage 20. A l'extrémité 4 du tube d'imprégnation 2 qui est tournée vers le terrain est prévue une section longitudinale cylindrique 21 dont le diamètre D est supérieur au diamètre Dl du canal longitudinal 14 (voir également figure 3) Grâce à la section longitudinale cylindrique 21 et au canal longitudinal 14 est constituée une surface annulaire 22 qui, comme on peut le voir en regardant ensemble les figures 1 à 5, forme une butée et une surface d'étanchéité servant à un disque de rupture 23 constitué en un matériau approprié Le diamètre D 2 du disque de rupture 23 correspond sensiblement au diamètre D de la section longitudinale cylindrique 21. On utilise pour fixer de façon étanche le disque de rupture 23 sur la surface annulaire 22 une bague de fixation 24 dont le diamètre externe AD correspond au diamètre D de la section longitudinale cylindrique 21, de manière que la bague de fixation 24 puisse être introduite dans la section longitudinale 21 avec un jeu en permettant le coulissement La longueur L de la bague de fixation 24 est plus courte que la longueur Ll de la section longitudinale 21 à l'état monté (figures 3 et 4). Le diamètre interne ID de la bague de fixation 24 est plus petit que le diamètre Dl du canal longitudinal 14 La dimension du diamètre interne ID de la bague de fixation dépend de la pression de rupture du disque de rupture 23 qui est exigée dans chaque cas, ou du débit du fluide d'imprégnation qui est exigé dans chaque cas De toute manière, le bord interne 25 de la bague de fixation 24 qui repose contre le disque de rupture 23 est à arête vive. L'extrémité 4 du tube d'imprégnation 2 qui est située du côté du terrain est de forme conique sur la périphérie de la section longitudinale cylindrique 21 De ce fait, le tube d'imprégnation 2 présente sur le côté frontal de la bague de fixation 24 une section d'extrémité 26 considérablement réduite en ce qui concerne son épaisseur de paroi (figures 4 et 5), qui permet, après mise en place automatique du disque de rupture 23 et de la bague de fixation 24 dans la section longitudinale cylindrique 21 selon la figure 4, de rabattre radialement vers l'intérieur la section d'extrémité 26 au moyen d'un outil approprié et de presser ainsi de façon étanche la bague de fixation contre le disque de rupture 23 et ce disque de rupture 23 contre la surface annulaire 22. Dans sa section longitudinale centrale, le tube d'imprégnation 2 est entouré par un manchon gonflable 27 (figures 1 et 2) Le manchon gonflable 27 est pressé de façon étanche par des bagues de serrage 28 et par ses sections d'extrémité 29 contre la surface externe 30 du tube d'imprégnation 2 Une enceinte annulaire 31 est ainsi formée entre le manchon gonflable 27 et le tube d'imprégnation 2 L'enceinte annulaire 31 est reliée au canal longitudinal 14 par des alésages traversants 32 constitués dans la paroi 15 du tube d'imprégnation 2. Les embouchures des alésages traversants 32 dans l'enceinte annulaire 31 sont recouvertes par une bague d'étanchéité élastique 33 constituée en un matériau du type caoutchouc La bague d'étanchéité 33 est logée dans un évidement périphérique 34 du tube d'imprégnation 2, évidement produit par l'application d'une force radiale, de manière qu'un bourrelet annulaire 35 fasse saillie dans le canal longitudinal 14. Après introduction du tube d'imprégnation 2 de la figure 1 dans un trou de forage qui n'est pas représenté dans une zone d'abattage d'une mine souterraine, on envoie dans le tube d'imprégnation 2 un fluide d'imprégnation par l'intermédiaire de l'extrémité d'entrée 3. Comme le disque de rupture 23 empêche le passage du fluide d'imprégnation, ce fluide parvient par l'intermédiaire des alésages traversants 32 et par dilatation de la bague d'étanchéité 33 dans l'enceinte annulaire 31 comprise entre le manchon gonflable 27 et le tube d'imprégnation 2 et presse le manchon gonflable 27 contre Ta paroi du trou de forage La sonde d'imprégnation 1 est alors serrée de façon étanche dans le trou de forage Quand on augmente la pression du fluide d'imprégnation, le disque de rupture 23 se brise sous une pression prédéterminée, et le fluide d'imprégnation peut alors pénétrer par l'intermédiaire de la bague de fixation 24 dans la section du trou de forage située à l'arrière et de ce fait dans le sol Un retour du fluide d'imprégnation depuis l'enceinte annulaire 31 est rendu impossible par la bague d'étanchéité 33. REVENDICATIONS 1 Sonde d'imprégnation comprenant un tube d'imprégnation ( 2) et un manchon gonflable ( 27) fixé de façon étanche par ses sections d'extrémité ( 29) sur le tube d'imprégnation ( 2), qui comprend à une extrémité ( 3) une entrée ( 8) pour un fluide d'imprégnation munie d'un dispositif de sécurité anti-retour ( 9-11), et à l'autre extrémité ( 4) d'un disque de rupture ( 23) fixé en position et fermant le canal longitudinal ( 14) du tube d'imprégnation ( 2), l'enceinte annulaire ( 31) comprise entre le manchon gonflable ( 27) et le tube d'imprégnation ( 2) pouvant être soumise à l'action du fluide d'imprégnation par l'intermédiaire d'alésages transversaux ( 32) constitués dans la paroi ( 15) du tube d'imprégnation ( 2) et fermés par une bague d'étanchéité élastique ( 33), caractérisée en ce que le disque de rupture ( 23) est pressé par une bague de fixation ( 24) contre une surface annulaire ( 22) constituée dans une section longitudinale cylindrique d'extrémité ( 21) du canal longitudinal ( 14) du tube d'imprégnation ( 2) dont le diamètre (D) est plus important, le diamètre interne (ID) de la bague de fixation ( 24) étant plus petit que le diamètre (Dl) du canal longitudinal ( 14) et le bord interne ( 25) de la bague de fixation ( 24) qui repose contre le disque de rupture ( 23) étant à arête vive. 2 Sonde d'imprégnation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité libre ( 4) du tube d'imprégnation ( 2) est de forme conique sur sa périphérie, et la bague de fixation ( 24) qui est de dimension plus courte que la section longitudinale d'extrémité ( 21) du canal longitudinal ( 14) est pressée contre le disque de rupture ( 23) par sertissage du bord frontal ( 26) du tube d'imprégnation ( 2). Liste des références Sonde d'imprégnation Tube d'imprégnation Extrémité de 2 Extrémité de 2 Filetage externe de 3 Filetage externe de 4 Douille Canal de 7 Bord d'étanchéité Corps d'étanchéité Ressort hélicoïdal Section d'extrémité de Il Bourrelet annulaire Canal longitudinal de L 2 Paroi de 2 Gorge annulaire Tube d'injection Extrémité de 17 Filetage externe de 18 Manchon d'accouplement à double filetage Section longitudinale Surface annulaire Disque de rupture Bague de fixation Bord interne de 24 Section d'extrémité Manchon gonflable Bague de serrage Section d'extrémité de 27 Surface de 2 Enceinte annulaire Alésages transversaux Bague d'étanchéité Evidement 4 9 1 i 14 19 24 29 34 il Bourrelet annulaire AD Diamètre externe de 24 D Diamètre de 21 DI Diamètre de 14 D 2 Diamètre de 23 ID Diamètre interne de 24 L Longueur de 24 LI Longueur de 21