Brevet FR2689210A1 — publié le 19931001

SYSTEME DE RACLEURS ARTICULE, DESTINE A FACILITER LA MODIFICATION, L'ENTRETIEN ET L'INSPECTION DE CANALISATIONS, NOTAMMENT DE CANALISATIONS POUR LE TRANSPORT DE PRODUITS PETROLIERS. Les canalisations de transport de produits liquides ou gazeux sur de longues distances, par exemple les oléoducs ou gazoducs, nécessitent des interventions de modifications et de maintenance, telles que nettoyage et inspections Ils sont appelés par exemple à être modifiés par branchement sur d'autres systèmes de production ou bien nécessitent le nettoyage régulier ou l'inspection pour détecter la corrosion ou d'autres anomalies qui risqueraient de gêner l'écoulement des produits. On utilise à cet effet des racleurs qui sont introduits à l'intérieur des canalisations à une gare de lancement et qui sont propulsés par l'énergie hydraulique ou pneumatique du produit transporté. Les racleurs actuellement utilisés comprennent généralement un corps métallique tubulaire, muni sur sa paroi latérale de coupelles souples et résistantes à l'abrasion, par exemple en polyuréthane ou en polytétrafluorure d'éthylène Les coupelles sont annulaires et sont disposées selon des plans transversaux à l'avant et à l'arrière du corps Leur diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre intérieur de la canalisation dans laquelle le racleur est monté Il en résulte qu'au cours du déplacement du racleur, les coupelles assurent l'étanchéité et donc la propulsion du racleur, et éventuellement le supportage de celui- ci et le grattage de la paroi de la canalisation Des roulettes de supportage peuvent être prévus tout autour du corps tubulaire pour faciliter le déplacement du racleur. Un tel racleur a une excellente efficacité tant qu'il est utilisé dans des canalisations linéaires ne comportant pas de dérivations Toutefois, dans le cas o des canalisations latérales viennent se brancher sur une canalisation principale, une perte d'étanchéité peut se produire au moment o le racleur franchit la zone de raccordement, du fait que dans cette zone, la paroi de la canalisation principale est incomplète Ainsi, si le corps tubulaire n'est pas assez long, il peut arriver que les coupelles de tête ne soient pas encore arrivées en contact avec la portion de canalisation principale située en aval de la zone de raccordement, au moment o les coupelles arrière ont déjà perdu le contact avec la portion de canalisation principale située en amont de la zone de raccordement. On comprend qu'un allongement du corps tubulaire, s'il résout ce problème de l'étanchéité, introduit un autre problème, car un racleur trop long risque de se coincer dans les portions coudées de la canalisation. On a déjà tenté de remédier à cet inconvénient en réalisant le racleur avec au moins deux corps tubulaires ou wagons suffisamment courts pour qu'ils puissent passer sans difficulté dans les portions coudées de la canalisation, lesdits wagons étant reliés entre eux par un mécanisme d'articulation à rotule ou à bielle et cardans autorisant le pivotement des deux wagons l'un par rapport à l'autre. Toutefois, un tel racleur présente encore un important inconvénient pour que ledit mécanisme d'articulation puisse résister à la fatigue et aux moments de flexion qu'il subit (dus principalement à la présence de soudures tout le long de la canalisation, ainsi qu'au passage à travers les zones de raccordement), il est nécessaire de lui conférer une grande robustesse mécanique Ainsi, les extrémités du wagon doivent être renforcées et la bielle doit être réalisée dans une pièce massive et lourde Mais le poids de cette liaison articulée exerce alors une forte pression sur les coupelles ou sur les roulettes de supportage, lesquels ont alors tendance à s'user prématurément La présente invention a pour but de remédier à tous les inconvénients des racleurs de la technique antérieure et propose à cet effet un racleur du type comportant au moins deux corps tubulaires ou wagons reliés entre eux d'une manière particulière, qui ne nécessite pas de renforcer la liaison ni d'augmenter son poids. Conformément à l'invention, lesdits wagons sont en simple contact par leurs extrémités adjacentes et sont reliés mécaniquement entre eux au moyen d'un élément de liaison élastique souple (ressort, corde, câble, ombilical), qui traverse coaxialement les chambres intérieures des deux wagons et qui exerce sur ces derniers des forces de traction antagonistes tendant à appliquer leurs extrémités adjacentes l'une contre l'autre. Pour améliorer la qualité du contact entre lesdites extrémités adjacentes, il est prévu selon l'invention d'y fixer par exemple, deux tampons annulaires rigides qui présentent chacun en coupe diamétrale, une surface annulaire plate perpendiculaire à l'axe du wagon et selon laquelle le contact entre les tampons se fait lorsque les deux wagons sont dans l'alignement l'un de l'autre, et une surface tronconique s'évasant vers l'extérieur, les surfaces tronconiques des deux tampons s'appliquant l'une sur l'autre lorsque les deux wagons sont dans un coude de la canalisation. L'élément de liaison élastique peut être constitué par un cordon élastique de longueur à vide inférieure à la somme des longueurs des deux wagons, les extrémités dudit cordon étant ancrées par exemple aux extrémités éloignées des wagons. Dans une autre forme de réalisation, l'élément de liaison élastique est constitué par un câble non extensible dont les extrémités sont fixées respectivement à des dispositifs à ressorts travaillant à la traction fixés par exemple aux extrémités éloignées des wagons. L'élément de liaison peut encore être constitué par un ressort. Le mode de liaison des deux wagons par une corde, un câble, un ombilical ou un ressort ne nécessite nullement un renforcement des wagons ou une augmentation du poids comme dans la technique antérieure mentionnée précédemment Il n'induit donc aucun moment ou effort susceptible de provoquer l'usure prématurée des coupelles ou des roulettes de supportage. Le mécanisme de liaison articulé selon l'invention présente un autre avantage important lié par exemple à la réalisation d'un branchement d'une canalisation latérale sur une canalisation principale Pour réaliser un tel branchement, on préinstable habituellement de part et d'autre du site de branchement deux bouchons obturateurs indépendants constitués par des racleurs à un seul wagon et munis chacun d'une ou de plusieurs chambre(s) gonflable(s) qui, à l'état gonflé, s'applique(nt) de façon étanche sur la paroi de la canalisation Les bouchons sont munis en outre de moyens de télécommande grâce auxquels ils peuvent être positionnés respectivement en amont et en aval de la zone o l'on souhaite effectuer le branchement On télécommande ensuite le gonflement des chambres respectives de manière à isoler une portion de canalisation autour de la zone de raccordement On peut alors sectionner ladite portion et souder ou raccorder à sa place un raccord tubulaire en Y, comme il est connu dans la technique. On comprend qu'en raison de l'indépendance des deux bouchons, chacun d'eux doit être muni de ses propres moyens générateurs de fluide de gonflement des chambres et de son propre système de télécommande Le bouchon doit être allongé en conséquence pour pouvoir contenir ces éléments, mais comme on l'a expliqué précédemment, un bouchon trop long risque de se bloquer dans les portions courbes de la canalisation De plus, de tels bouchons équipés individuellement de tous les équipements sont lourds et coûteux. L'invention permet de remédier à cet autre inconvénient par le fait qu'on utilise un racleur formé d'un train d'au moins deux corps tubulaires ou wagons analogues à ceux décrits précédemment et qui sont munis chacun d'un ou plusieurs coussin(s) périphérique(s) gonflable(s), lesdits wagons étant reliés par une gaine tubulaire dans laquelle passent des conducteurs électriques pour la transmission d'ordres, d'informations ou de signaux de mesure et des conduits souples pour la circulation de fluides liquides ou gazeux. La gaine joue donc un rôle de cordon ombilical à travers lequel des ordres ou de l'énergie peuvent être transmis d'un wagon à l'autre Il en résulte que l'équipement n'a plus à être embarqué sur un unique wagon, nécessairement long, mais il peut être réparti sur plusieurs wagons relativement courts De plus, on pourra assigner à chaque wagon une fonction particulière dont bénéficiront tous les autres wagons grâce à la transmission des ordres par l'intermédiaire de l'ombilical Par exemple, l'un des wagons seulement pourra être équipé d'une bouteille de gaz pour le gonflage des coussins de tous les wagons. On obtient ainsi un train de wagons ordinaires ou instrumentés, de courte longueur et spécialisés chacun dans une fonction, les ordres énergétiques ou 1 d'information étant transmis d'un wagon à l'autre. Il va de soi qu'un tel train, o chaque fonction n'intervient qu'une fois, est beaucoup plus léger et économique que les bouchons indépendants de la technique antérieure. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en regard des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un système de racleurs à deux wagons, monté à l'intérieur d'une canalisation rectiligne; La figure 2 représente le système de racleurs de la figure 1 dans un tronçon courbe de canalisation; La figure 3 représente, à plus faible échelle, le système de racleurs de la figure 1 au cours de son passage à travers une zone de raccordement d'une canalisation latérale; La figure 4 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un tampon de contact fixé sur l'un des wagons du système de racleurs; La figure 5 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 1; La figure 6 montre un train de wagons munis de coussins de gonflage; et La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII- VII de la figure 6. Avec référence à la figure 1, le système de racleurs selon l'invention comprend deux corps tubulaires identiques ou wagons 12,14 ayant de préférence une section circulaire Chacun desdits wagons est muni à ses extrémités de deux séries de coupelles de grattage 16, 18 et 20, 22 respectivement Chaque coupelle est en forme de disque annulaire de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de la canalisation 24 dans laquelle le système de racleurs est monté Les coupelles sont réalisées en une matière souple mais résistante à l'abrasion, par exemple en polyuréthane ou en polytétrafluorure d'éthylène Elles sont fixées coaxialement au wagon correspondant, sur des caissons annulaires 26 fixés aux extrémités des wagons Les séries de coupelles sont maintenues latéralement par des brides 28, elles-mêmes étayées par des longerons de renforcement et des entretoises 32. Les deux wagons 12,14 sont disposés dans l'alignement l'un de l'autre et sont munis à leurs extrémités adjacentes de deux tampons annulaires rigides 34,36 Les wagons sont maintenus en contact le long desdits tampons au moyen d'une liaison élastique Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1, cette liaison comprend un câble souple et inextensible 38 qui traverse coaxialement les cavités des deux wagons et dont les extrémités sont serties dans des douilles cylindriques 40. Comme le montre la vue détaillée de la figure 5, chaque douille est montée coulissante, à l'intérieur d'un manchon cylindrique 42 fixé coaxialement dans l'extrémité distale du wagon et traverse avec jeu un orifice 44 percé au centre d'une cloison transversale 46 solidaire du manchon. Sur la portion terminale de la douille située à l'arrière de la cloison 46 est enfilée une pile de rondelles Belleville 48 qui sont maintenues comprimées entre ladite cloison et un écrou 50 vissé sur un filetage formé à l'extrémité de la douille Une goupille 52 traverse la douille diamétralement et ses extrémités sont reçues librement dans deux lumières oblongues 54 diamétralement opposées, percées dans la paroi du manchon 42, dans une direction longitudinale Un capuchon démontable 56 permet d'accéder à l'écrou 50 pour régler son serrage. Au montage, on dispose les deux wagons dans l'alignement l'un de l'autre et en contact selon les tampons 34,36, et on règle le serrage des deux écrous 50 de manière à ce que le câble 38 soit soumis à une traction modérée On a ainsi réalisé entre les wagons une liaison qui les maintient en contact tout en permettant le pivotement d'un wagon par rapport à l'autre Un tel système de racleurs peut, sans difficulté, se déplacer dans une portion courbe de canalisation En effet, comme le montre la figure 2, les wagons 12, 14 pivotent l'un par rapport à l'autre autour des tampons 34,36 qui se décollent partiellement Du fait de l'allongement de la veine axiale comprise entre les cloisons 46 relatives aux deux manchons 42, le câble 38 est soumis à une plus forte traction qui provoque un écrasement des rondelles Belleville 48 et donc un allongement correspondant de la liaison élastique. La figure 3 montre le système de racleurs selon l'invention au cours de son passage dans un raccord 56 en Y qui sert à raccorder une canalisation latérale 58 à une canalisation principale 24 Le système de racleurs a une longueur totale suffisante pour que lorsque les coupelles antérieures 22 du wagon de tête 14 sont arrivées en contact avec la portion aval 60 du raccord 56, les coupelles arrière 16 du wagon de queue 12 se trouvent encore en contact avec la portion amont 62 du raccord Ici également les wagons pivotent librement autour des tampons 34, 36 pour s'accommoder à la forme du raccord. La figure 4 montre une forme avantageuse des tampons 34,36 qui permet d'obtenir un contact franc et stable dans toutes les positions des wagons Les tampons sont constitués par des pièces métalliques, par exemple l'une en acier et l'autre en bronze, fixées sur des brides 64 prévues aux extrémités adjacentes des wagons 12,14, au moyen de vis 66 Chaque tampon présente, en coupe diamétrale, une surface annulaire plate 68 perpendiculaire à l'axe du wagon et qui constitue la surface de contact lorsque les wagons sont alignés, et une surface tronconique 70 s'évasant vers l'extérieur et qui constitue la surface de contact lorsque le racleur est dans une portion courbe de canalisation Les faces 68 et 70 se raccordent sans former d'arête vive. Les wagons du système de racleurs peuvent également être munis de différents équipements Par exemple, comme le montre la figure 6, ils peuvent être transformés en bouchons obturateurs en les équipant de coussins annulaires gonflables 72 Le gonflage des coussins se fait au moyen d'un gaz fourni par exemple par une bouteille de gaz fixée à l'intérieur de l'un des wagons. Comme on l'a déjà expliqué, un grand avantage de l'invention réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de munir chaque wagon de sa bouteille, comme c'était le cas pour les racleurs à wagons reliés par rotule ou bielle Une bouteille logée dans un seul wagon suffit pour gonfler tous les coussins gonflables Pour cela, selon l'invention, le câble peut être réalisé sous forme de gaine tubulaire souple ou ombilical, comme représenté sur la figure 7 Dans cette gaine on peut faire passer une tubulure souple 76 servant à acheminer le gaz vers les différents coussins 72 de deux wagons. De la même façon, il est possible d'équiper les wagons de divers instruments permettant de remplir des fonctions variées, telles que l'observation de l'état de corrosion de la paroi, la prise de photographies, la motricité et le freinage du système de racleurs, etc, toutes ces fonctions étant télécommandées par des systèmes intelligents montés sur le système de racleurs Ici également, il n'est pas nécessaire de placer tous ces instruments dans tous les wagons, mais on peut les répartir entre eux, la transmission des ordres, des informations, de l'énergie et des signaux de mesure S teffectuant par l'intermédiaire de conducteurs électriques 78 passant dans l'ombilical 38. Il va de soi que le système de racleurs peut comporter plus de deux wagons, ces derniers étant dans ce cas également disposés bout à bout et reliés par un unique ombilical doué d'élasticité. REVENDICATIONS 1 Système de racleurs articulé ( 10) pour la modification, l'entretien et l'inspection de canalisations ( 24), notamment de canalisations pour le transport de produits pétroliers, du type comprenant au moins deux corps tubulaires identiques ou wagons ( 12, 14) disposés dans l'alignement l'un de l'autre et munis chacun sur sa paroi extérieure de coupelles annulaires ( 16,18,20,22) souples et résistantes, de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de la canalisation ( 24), caractérisé en ce que lesdits wagons( 12,14) sont en simple contact par leurs extrémités adjacentes et sont reliés mécaniquement entre eux au moyen d'un élément de liaison élastique souple ( 38), tel que câble ou ressort, qui traverse coaxialement les chambres intérieures des deux wagons et qui exerce sur ces derniers des forces de traction antagonistes tendant à appliquer leurs extrémités adjacentes l'une contre l'autre. 2 Système de racleurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur lesdites extrémités adjacentes des wagons sont fixés deux tampons annulaires rigides ( 34,36) qui présentent chacun, en coupe diamétrale, une surface annulaire plate ( 68) perpendiculaire à l'axe du wagon et selon laquelle surface le contact entre les tampons se fait lorsque les deux wagons sont dans l'alignement l'un de l'autre, et une surface tronconique ( 70) s'évasant vers l'extérieur, les surfaces tronconiques des deux tampons s'appliquant l'une sur l'autre lorsque les deux wagons sont dans un coude de la canalisation. 3 Système de racleurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison élastique est constitué par un cordon élastique dont la longueur à vide est inférieure à la somme des longueurs des deux wagons, les extrémités dudit cordon étant ancrées par exemple aux extrémités éloignées des wagons. 4 Système de racleurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison élastique est constitué par un câble non extensible ( 38) dont les il extrémités sont fixées respectivement à des dispositifs à ressorts ( 48) travaillant à la traction, fixés par exemple aux extrémités éloignées des wagons. Système de racleurs selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit cordon ( 38) est constitué par une gaine tubulaire souple ou ombilical dans laquelle passent des tubulures ( 76) et/ou des conducteurs électriques ( 78) pour la transmission d'énergie électrique, hydraulique ou pneumatique d'un wagon à l'autre ainsi que de signaux de mesure. 6 Système de racleurs selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque wagon est muni d'au moins un coussin annulaire gonflable ( 72) qui est à l'état dégonflé lors des déplacements du système de racleurs dans la canalisation ( 24), et qui peut être gonflé au moment o le système de racleurs a été amené à une position donnée, le gonflage des coussins de tous les wagons étant effectué par l'émission télécommandée d'un gaz fourni par une bouteille de gaz embarquée sur l'un des wagons, le gaz étant transmis jusqu'auxdits différents coussins par l'intermédiaire des tubulures contenues ( 76) dans l'ombilical.