Brevet FR2710126A1 — publié le 19950324

DISPOSITIF DE REMPLACEMENT DE TUYAUX ET PROCEDE MI8 EN OEUVRE PAR LE DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de remplacement de tuyaux et le procédé mis en oeuvre par le dispositif. I1 est connu de remplacer les tuyaux, notamment de canalisation de distribution d'eau qui étaient en plomb par de nouveaux tuyaux, par exemple en polyéthylène en introduisant, selon un premier procédé, un câble dans le tuyau à remplacer et en fixant à l'extrémité de ce câble un outil de forme tronconique à l'autre extrémité duquel est attachée l'extrémité du tuyau de remplacement. Un treuil exerce une traction de plusieurs tonnes sur l'extrémité du câble opposé à l'outil de façon à entraîner l'outil tronconique qui va pousser devant lui le vieux tuyau en plomb et mettre en place progressivement le nouveau tuyau dans le perçage laissé disponible sur le terrain. Un autre procédé, connu notamment par un article publié dans le "Moniteur" du 2 Juillet 1993 consiste à introduire un câble dans la canalisation en plomb après avoir fixé sur ce câble des éléments coniques dont le perçage permettant ltenfilement sur le câble est excentré par rapport à l'axe de symétrie du cône lorsque le câble est mis sous tension, les éléments coniques appelés olives s'excentrent par rapport à l'axe du câble et les côtés excentrés viennent râcler la périphérie intérieure du tuyau en plomb pour entraîner celui-ci par friction. Toutefois, on a constaté à l'utilisation de ce procédé des dérapages des cônes le long de la paroi du tuyau. Ainsi, il est nécessaire de répartir régulièrement les olives le long du câble en modifiant la position de la partie la plus excentrée par rapport à celle des olives précédentes de façon à répartir les points d'accrochage régulièrement à la périphérie du tuyau pour favoriser l'accrochage. Malgré celà, l'accrochage reste médiocre, à cause des angles relativement ouverts des cônes. Enfin, il faut que le câble puisse se mettre sous tension pour provoquer le décalage latéral des olives. Par conséquent il faut qu'à l'extrémité éloignée du treuil, le câble soit fixé à un élément frein du type à cône plus important ou autre pièce permettant une bonne mise en tension du câble de façon à assurer le décalage des olives. Un premier but de l'invention est donc d'éviter ces problèmes de mise en tension du câble et d'autre part les problèmes de dérapage liés à l'art antérieur. Ce but est atteint par le fait que le dispositif de remplacement des tuyaux, en exerçant une traction sur un câble introduit dans le tuyau à remplacer et comportant une pluralité de moyens permettant un ancrage sur les parois internes du tuyau est caractérisé en ce que les moyens d'ancrage sont constitués chacun d'une butée comportant au moins une surface cylindrique extérieure rendue solidaire du câble et d'une ancre comprenant une surface extérieure cylindrique montée libre sur le câble et destinée à coopérer avec un bec de la butée qui provoque le basculement de l'ancre dans le tuyau afin de réaliser l'ancrage par pénétration d'une partie d'une extrémité de l'ancre dans le tuyau. Selon une autre particularité, l'ancre comporte une première surface intérieure inclinée pour former un angle A aigu avec la surface extérieure cylindrique pour permettre la pénétration dans le tuyau et une deuxième surface intérieure inclinée pour former le même angle par rapport à une parallèle à la surface extérieure. Selon une autre particularité, l'ancre comporte une surface extérieure formant un angle déterminé avec une parallèle à la surface cylindrique externe. Selon une autre particularité, le bec de la butée forme avec la surface intérieure de la butée un angle C de valeur supérieure à celle de l'angle A de la première surface de l'ancre. Selon une autre particularité, l'autre extrémité de la butée comporte une surface conique dont l'angle au sommet est identique à l'angle A de la première surface de l'ancre. Selon une autre particularité, un nombre de butées supérieur d'une unité par rapport au nombre d'ancres est fixé sur le câble. Selon une autre particularité, le diamètre intérieur de l'ancre est supérieur au diamètre du câble et le diamètre extérieur de l'ancre est inférieur au diamètre intérieur du tuyau. Selon une autre particularité, le diamètre extérieur de la butée est inférieur au diamètre intérieur du tuyau. Selon une autre variante de réalisation, l'ancre comporte une surface intérieure cylindrique adjacente aux deux surfaces intérieures formant un angle, ladite surface intérieure cylindrique ayant un diamètre donné supérieur au diamètre du câble. Selon une autre variante de réalisation, la butée comporte un bec en forme de biseau formant un angle déterminé avec la surface extérieure de la butée. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé d'extraction de tuyaux mis en oeuvre par le dispositif. Ce but est atteint par le fait que le procédé consiste en les étapes suivantes - montage d'une pluralité de butées et d'ancres sur le câble, les butées étant rendues solidaires du câble par des vis et les ancres centrées sur la butée par une surface intérieure de l'ancre formant une extrémité aigue, correspondant à une surface d'extrémité de la butée - introduction du câble pourvu des butées et des ancres dans le tuyau à remplacer jusqu'au dépassement de l'extrémité du câble de l'extrémité du tuyau à remplacer; - fixation à l'extrémité du câble d'un tuyau de remplacement - déplacement dans l'autre sens du câble de façon à ce que les ancres, en prenant appui sur la paroi interne du tuyau, se décalent de la butée aval vers la butée amont par rapport au sens de déplacement du câble pour venir appuyer sur une surface en biseau de la butée aval et, par pivotement de l'ancre sur cette surface, provoquer la pénétration de l'extrémité aigue de l'ancre dans le tuyau - entraînement du tuyau par la pluralité d'ancres ayant pénétré dans son âme. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de l'invention lors de l'introduction du câble dans le tuyau - la figure 2 représente une vue en coupe du dispositif de l'invention lorsque le sens de déplacement du câble est inversé - la figure 3 représente une vue en coupe du dispositif de l'invention lorsque le sens de déplacement du câble correspond au sens de traction et que l'ancre commence à pivoter - la figure 4 représente une vue en coupe du dispositif de l'invention lorsque l'ancre s'est accrochée dans les parois du tuyau - la figure 5 représente une vue en coupe d'une variante de butée selon l'invention ; - la figure 6 représente une vue en coupe d'une variante d'ancre selon l'invention ; - la figure 7 représente une vue en coupe de la deuxième variante d'ancre lorsque celle-ci est en position d'accrochage ; - la figure 8A représente une vue en coupe d'une installation générale de remplacement de tuyaux selon l'art antérieur - les figures 8B et 8C représente une vue schématique du principe d'accrochage selon l'art antérieur. Dans les principes de remplacement de tuyaux de plomb de l'art antérieur, représentés aux figures 8A à 8C, on a l'habitude de positionner sur un câble (A) un ensemble d'éléments coniques (olives) (9) à perçage excentré (9). Cet ensemble câble-olives est ensuite introduit dans le tuyau de façon à ce qu'il débouche à l'autre extrémité. Une fois le câble débouché à l'autre extrémité, on fixe à cette extrémité un élément (11) qui permet la fixation du tuyau de remplacement en polyéthylène, par exemple, et qui permettra également, en entrant en contact avec l'extrémité du tuyau en plomb, de créer sur le câble une tension suffisante pour que les cônes viennent frotter et accrocher sur la paroi intérieure du tuyau en plomb (4). Un treuil (8) va créer une force de traction sur le câble (1) de façon à permettre l'arrachement du tuyau (7) à remplacer et la mise en place du nouveau tuyau (6) au fur et à mesure de la sortie du tuyau en plomb (7). L'invention a pour but d'améliorer le dispositif de remplacement de tuyau in situ, sans avoir la nécessité de creuser une tranchée. Pour ce faire, l'invention représentée dans une première variante de réalisation dans les figures 1 à 4 comporte un ensemble de butées (2) et d'ancres (3) montées sur le câble (1). De façon avantageuse, le nombre de butées (2) sera supérieur d'une unité au nombre d'ancres (3) de façon à ce que les deux extrémités du dispositif soient formées par des butées, une ancre étant automatiquement comprise entre deux butées, à savoir une butée amont et une butée aval par rapport au sens de déplacement du câble. Les butées (2) sont fixées sur le câble au moyen de vis à pointeau (5) montées dans un perçage (26) pourvu d'un filetage. La butée comporte à une de ses extrémités une surface conique (20) qui correspond à la surface conique (30) qui constitue une première surface intérieure de l'ancre. Une deuxième surface intérieure (31) de l'ancre débouche à l'autre extrémité de celle-ci pour former un angle déterminé avec une surface extérieure (32) qui elle-même forme un angle déterminé avec la surface extérieure cylindrique (33) de 1 l'ancre. Cette surface cylindrique (33) a un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du tuyau (4) à remplacer, par exemple en plomb. Le point de rencontre des deux surfaces intérieures (30, 31) de l'ancre détermine un diamètre (d, figure 6) qui a une valeur supérieure au diamètre du câble, comme on le verra par la suite. La butée se termine sur son autre extrémité par une forme de bec constitué par une surface (21) formant un angle (C) déterminé avec la surface intérieure cylindrique (25) de la butée. Cette surface (21) se prolonge vers le centre de symétrie de la butée par une surface en biseau (24) et par une découpe verticale (23) qui rejoint la surface extérieure de la butée au centre de celle-ci. Comme on peut le voir à la figure 1, lorsque le câble est enfilé dans le tuyau, l'ancre (3) vient en appui par sa première surface (30) sur la surface conique correspondante (20) de la butée. L'ancre restera dans cette position tant que le câble sera poussé dans le sens de la flèche (F). Lorsque le sens de déplacement du câble est inversé pour devenir celui de la flèche (G) représentée à la figure 2, l'ancre (3) se détache de la surface conique (20) de la butée située en aval par rapport au sens de déplacement (G) et maintenue par frottement le long de la paroi de tuyau (4) en plomb, vient, en glissant sur le câble (1) en butée sur la surface en biseau (21) de la butée (2) située en amont par rapport au sens de déplacement (G). L'extrémité de l'ancre (3) formée par les surfaces coniques (31, 32) vient donc glisser sur le bec (21) de la butée qui provoque, comme représenté à la figure 3, un début de pivotement de l'ancre (3) pour amèner le bec formé par les surfaces (31, 30) en contact avec le câble et d'autre part, l'extrémité aigue formé par la surface conique (30) et la surface cylindrique extérieure (33) en contact avec la paroi interne du tuyau (4). Lorsque le treuil exerce son effort de traction, l'ancre (3) qui avait commencé à pénétrer progressivement dans le tuyau (4) pénètre plus profondément et provoque l'accrochage et la solidarisation entre le câble (1) et le tuyau en plomb (4). Dans cette réalisation, la forme de l'angle aigu (A) formé par les surfaces (30, 33) et l'inclinaison prise par l'ancre au moment de l'ancrage dans le tuyau (4) est étudiée pour que cet ancrage se fasse progressivement en permettant éventuellement un dérapage d'une ancre par rapport aux autres de façon à ce que le câble puisse se tendre complètement et que la totalité des ancres puisse pénétrer dans les parois internes du tuyau, améliorant ainsi l'ancrage. Les figures 5, 6, 7 montrent un deuxième mode de réalisation dans lequel la butée (2) comporte une surface en biseau (21) pour former le bec, l'autre surface conique (20) étant maintenue à l'autre extrémité. Les dimensions du dispositif qui vont être données par la suite sont exprimées en fonction du diamètre interne (d') de la butée. Le diamètre externe (D') de l'angle (A) formé par la surface conique (20) avec la surface cylindrique (25) de diamètre interne (d'), l'angle (A) formé par la surface en biseau (21) et la perpendiculaire à la surface cylindrique (22). La figure 6 représente une variante de l'ancre dans laquelle les surfaces (30, 31) au lieu de se terminer par un angle se terminent par une portion cylindrique (34) dont le diamètre est défini par la valeur (di) La surface (31) fait un angle (A) avec un plan parallèle à la surface externe (33) et la surface externe conique (32) fait un angle (B) avec une surface parallèle à la surface externe cylindrique (33). Les conditions ci-après, exprimées en fonction du diamètre (Dt) qui est le diamètre intérieur du tuyau de plomb, du diamètre (Dc) qui est le diamètre du câble d'extraction et de l'angle (A) permettent de mieux définir les conditions de fonctionnement du dispositif. Ainsi le diamètre (D) de la surface cylindrique (33) doit correspondre au diamètre minimal de passage dans le tuyau à remplacer en supposant que l'altération due aux réparations ou mouvements de terrain du diamètre interne (Dt) de ce tuyau n'excède pas 10%. Ceci s'exprime par la relation : D = 0,9 . DT. Le diamètre (d) qui correspond au diamètre fictif d'usinage des sommets des cônes intérieurs (30, 31) doit être le diamètre minimal nécessaire pour que, lors de la traction sur le câble, le câble puisse passer à l'horizontale alors que l'ancre aura pivoté de l'angle (A). Ce diamètre (d) est exprimé par la relation d = Dc /cos A. Les autres dimensions de l'ancre sont les suivantes hl correspond à la hauteur du cône tronqué (32) nécessaire à l'introduction de l'ancre dans le tuyau. Soit hl = 3(D-d) / 14 L correspond à la longueur totale de l'ancre. L = L1 + L2 avec L1 = (D-d) / 2tanA L2 = h2 /tanA avec h2 = (D-d) / 2 - hl / tanA, h2 étant la hauteur du cône (31) Soit L = ( (D-d) - hl ) / tanA 1 correspond à la longueur imposée pour obtenir un encombrement E à l'inclinaison A. Cet encombrement E est nécessairement supérieur à DT pour que l'ancre commence à accrocher lorsque l'on tire le câble. D'autre part, E est tel qu'il permette à une ancre, lorsqu'elle s'accroche avant les autres, de riper pour mieux répartir l'effort de traction. Soit E = 1,05 Dt 1 = 11 + 12 avec 11 = tanA.D et 12 = E2 / sinA avec El + E2 = E or El = D / cosA d'où E2 = 1,05 DT - D / cosA Soit 1 = tanA.D + (1,05 DT - D / cosA) / sinA B correspond à l'angle du cône tronqué (32) d' introduction. Soit B = Arctan (hl / L-l) = Arctan 3 (D-d) / 14 (L-l) di correspond au diamètre intérieur de perçage de l'ancre. di est calculé de façon à permettre au câble, lorsqu'il est tiré, de glisser sans entraîner l'ancre avant que la butée ne la fasse pivoter. Soit di = 2/3 D. D' correspond au diamètre extérieur de la butée. D' est inférieur à D de façon à permettre à l'ancre de ne pas reculer avec sa butée porteuse lorsque l'on tire le câble. Soit D' = D - 1 mm d' correspond au diamètre intérieur de la butée. Pour permettre son passage aisé dans le câble, d' est supérieur à Dc. Soit d' : Dc + 1 mm L' correspond à la longueur de la butée. L' = L'1 + L'2 + L'3 avec : L'1 = D D'.tanA; L'1 est imposée par le biseau (21) d'angle A qui fait pivoter l'ancre et la pousse ensuite. L'2 correspond à la longueur nécessaire à l'accrochage des butées sur le câble par deux vix sans tête à six pans creux et extrémité conique (Diamètre 5mm). L'2 = 8mm L'3 correspond à l'extrémité de la butée qui porte l'ancre lors de son introduction dans le tuyau. L'3 = (D' - d') / 2tanA. En appliquant ces relations, on réalise ainsi un dispositif permettant la mise en oeuvre d'un procédé de remplacement de tuyaux qui sera plus efficace quelque soit le type de terrain et de difficultés rencontrées dans l'extraction. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de remplacement des tuyaux, en exerçant une traction sur un câble (1) introduit dans le tuyau (4) à remplacer et comportant une pluralité de moyens permettant un ancrage sur les parois internes du tuyau, caractérisé en ce que les moyens d'ancrage sont constitués chacun d'une butée (2) comprenant une surface cylindrique externe et rendue solidaire du câble et d'une ancre (3) comprenant une surface extérieure cylindrique montée libre sur le câble et destinée à coopérer avec un bec (21) de la butée qui provoque le basculement de l'ancre (3) dans le tuyau afin de réaliser l'ancrage par pénétration d'une partie d'une extrémité de l'ancre dans le tuyau. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ancre comporte une première surface intérieure inclinée (30) pour former un angle aigu (A) avec la surface extérieure (33) pour permettre la pénétration dans le tuyau et une deuxième surface intérieure (31) inclinée pour former le même angle déterminé par rapport à une parallèle à la surface extérieure (33). 3. Dispositif selon la revendication 1, ou 2 caractérisé en ce que l'ancre comporte une surface extérieure (32) formant un angle déterminé (B) avec une parallèle à la surface cylindrique externe (33). 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bec (21) de la butée (2) forme avec la surface intérieure (25) de la butée un angle (C) de valeur supérieure à celle de l'angle A de la première surface (30) de l'ancre (3). 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'autre extrémité de la butée comporte une surface conique (20) dont l'angle au sommet est identique à l'angle A de la première surface de l'ancre (3). 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un nombre de butées supérieur d'une unité par rapport au nombre d'ancres est fixé sur le câble. 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le diamètre intérieur (d) de l'ancre (3) est supérieur au diamètre (Dc) du câble et le diamètre extérieur (D) de l'ancre (3) est inférieur au diamètre intérieur DT du tuyau (4). 8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre extérieur (D') de la butée (2) est inférieur au diamètre intérieur DT du tuyau (4). 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'ancre comporte une surface intérieure cylindrique (34) adjacente aux deux surfaces intérieures (30, 31) formant un angle, ladite surface intérieure cylindrique ayant un diamètre donné (di) 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la butée (2) comporte un bec (21) en forme de biseau formant un angle déterminé (A) avec la surface extérieure (22) de la butée (2). 11. Procédé d'extraction de tuyaux mis en oeuvre par le dispositif caractérisé en ce qu'il consiste en les étapes suivantes - montage d'une pluralité de butées (2) et d'ancres (3) sur le câble, les butées étant rendues solidaires du câble par des vis (5) et chaque ancre (3) est centrée sur sa butée par une surface intérieure (30) de l'ancre formant une extrémité aigue correspondant à une surface d'extrémité de la butée et - introduction du câble pourvu des butées (2) et des ancres (3) dans le tuyau à remplacer (4) jusqu'au dépassement de l'extrémité du câble de l'extrémité du tuyau à remplacer - fixation à l'extrémité du câble d'un tuyau de remplacement (6) - déplacement dans l'autre sens du câble de façon à ce que les ancres (3) en prenant appui sur la paroi interne du tuyau se décalent de la butée aval vers la butée amont par rapport au sens de déplacement du câble pour venir appuyer sur une surface en biseau (21) de la butée aval (2) et, par pivotement de l'ancre (3) sur cette surface, provoquer la pénétration de l'extrémité aigue de l'ancre (3) dans le tuyau (4) - entraînement du tuyau (4) par la pluralité d'ancres (3) ayant pénétré dans son âme.