Brevet FR2721370A1 — publié le 19951222

Dispositif automatique de protection de canalisation secondaire de fluide. L'invention est relative à un dispositif automatique de protection de canalisation secondaire de fluide, notamment de gaz. La distribution de gaz naturel est effectuée de manière connue au moyen d'une structure arborescente comportant des conduites principales de gros calibre en polyéthylène, sur lesquelles sont raccordées des canalisations secondaires également en polyéthylène. Le raccordement des canalisations secondaires sur les conduites principales s'effectue au moyen de dispositifs connus sous l'appellation "selles de branchement". Alors que les conduites principales, enterrées et protégées parallèlement à l'axe de la chaussée, ne subissent habituellement aucun dommage, les canalisations secondaires enterrées perpendiculairement à l'axe de la chaussée sous des ouvrages du genre caniveau ou trottoir sont particulièrement vulnérables lors des travaux de voirie, de terrassement, ou d'aménagement du terrain. Dans le cas d'une rupture de canalisation secondaire, il est nécessaire de couper l'alimentation de la conduite principale et d'isoler tout un secteur d'habitations pendant la durée des réparations. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients, en fournissant un dispositif permettant d'isoler une canalisation secondaire partiellement arrachée et évitant l'apparition de fuites de gaz importantes sur cette canalisation secondaire, tout en laissant la conduite principale d'alimentation du secteur d'habitations en service. L'invention a pour objet un dispositif automatique de protection de canalisation secondaire de fluide, comportant en combinaison : un corps positionné de manière étanche dans une tubulure, un guide de centrage permettant le passage du fluide et un ensemble d'obturation déplaçable entre deux positions, dont la première est une position d'obturation dans laquelle l'ensemble d'obturation est aspiré dans une conformation du type venturi sur dépassement d'un débit prédéterminé de fluide, et dont la deuxième est une position d'ouverture dans laquelle l'ensemble d'obturation est rappelé élastiquement par un moyen formant ressort de compression lorsque le débit de fluide reste inférieur audit débit prédéterminé. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le corps est positionné par un moyen de retenue disposé à l'interface de la canalisation secondaire et de ladite tubulure; - le corps est cylindrique et évidé intérieurement pour recevoir ledit guide de centrage, qui comporte des ailettes de centrage coaxial et de solidarisation avec ledit corps cylindrique; - l'ensemble d'obturation comporte une tête d'étanchéité et une tige de guidage soumise à l'action du moyen formant ressort de compression. - le moyen formant ressort de compression est logé à l'intérieur du guide de centrage dans un corps tubulaire obturé par un bouchon du côté amont par rapport au sens de circulation de gaz; - le contour extérieur du bouchon présente une forme aérodynamique; - le moyen formant ressort de compression est comprimé entre une face solidaire du guide de centrage et une bague de coulissement; - la bague de coulissement reprenant l'effort élastique du moyen formant ressort de compression est encliquetée de manière irréversible avec l'ensemble d'obturation; - l'ensemble d'obturation comporte des organes d'encliquetage irréversible aptes à être contraints élastiquement radialement intérieurement à travers ladite bague; - au moins un organe d'encliquetage présente une conformation en redent. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement une vue avec coupes partielles d'un branchement de canalisation secondaire sur une conduite principale équipé conformément à l'invention. La figure 2 représente schématiquement un assemblage de deux demi-vues en coupe axiale, accolées, d'un dispositif selon l'invention en deux positions différentes A et B. En référence à la figure 1, une conduite principale 1 comporte un orifice la à travers lequel est établie une circulation de gaz alimentant une canalisation secondaire 2. De manière connue, dans le cas où la conduite principale et la canalisation secondaire sont en polyéthylène, le branchement est effectué à l'aide d'une selle de branchement 3 coiffant de manière étanche l'orifice la de la conduite principale 1 et comportant une tubulure de sortie 3a. Le raccordement étanche de la tubulure de sortie 3a à la canalisation secondaire 2 est effectué à l'aide d'un raccord électrosoudable 4 de type connu : ainsi, le gaz naturel provenant de la conduite principale 1 et passant à travers l'orifice la circule dans le sens des flèches repérées G à l'intérieur de la tubulure 3a de la selle de branchement 3, puis à l'intérieur de la canalisation secondaire 2 Jusqu'à l'emplacement d'utilisation. Selon l'invention, on place à l'intérieur de la tubulure 3a de sortie de la selle de branchement 3 un dispositif de protection 5 qui est traversé dans le sens des flèches G par le flux de gaz en provoquant une faible perte de charge et qui, en cas de rupture de la canalisation secondaire 2, obture automatiquement et de manière étanche le passage de circulation du gaz. Après réparation de la canalisation secondaire 2, on produit une contre-pression en aval pour ouvrir et réarmer le dispositif selon l'invention ; cette contre pression est par exemple produite par l'injection d'un fluide dans le sens opposé aux flèches G de la figure 1. En référence à la figure 2, un dispositif selon l'invention est représenté en position d'obturation sur la demi-vue supérieure A et en position d'ouverture sur la demi-vue inférieure B. Le dispositif 5 comporte un moyen 6 de retenue et de positionnement à l'interface de la tubulure 3a et de la canalisation secondaire 2 ; le moyen de retenue 6 est par exemple constitué par une rondelle indémontable 6 montée à force dans une gorge 7 annulaire pratiquée radialement extérieurement sur le corps 8 du dispositif 5.Le corps 8 est réalisé par exemple en laiton nickelé ou autre alliage métallique inoxydable ou autre matériel synthétique résistant à la chaleur produite par l'électrosoudage du raccord 4 sur la tubulure 3a et la canalisation secondaire 2; et la rondelle indémontable 6 située dans la zone froide d'électrosoudage est avantageusement réalisée en polyamide : ainsi, lors de l'électrosoudage du raccord 4 en polyéthylène avec la tubulure 3a en polyéthylène et la canalisation secondaire 2 en polyéthylène, le corps métallique 8 inséré dans la tubulure 3a reste indéformable, tandis que la rondelle 6 d'immobilisation placée à l'interface de la tubulure 3a et de la canalisation secondaire 2 n'est pas soumise à une chaleur excessive susceptible d'entraîner sa déformation. Le corps cylindrique 8 comporte une deuxième gorge annulaire 9 radialement extérieure recevant un joint d'étanchéité 10. Le joint 10 est de préférence un joint torique réalisé en une matière apte à résister à la chaleur dégagée par l'opération d'électrosoudage et dont la section est suffisante pour compenser les variations importantes des diamètres intérieurs de tubulures 3a de sortie des selles 3 de branchement d'usage courant. Le corps cylindrique 8 est évidé intérieurement et présente successivement, dans le sens G d'écoulement normal du gaz, une gorge d'encliquetage 11, un alésage 12 et une conformation en venturi comportant deux surfaces tronconiques 13 et 14 opposées par leurs petites bases reliées par une section 15 de passage minimale. La surface tronconique 13 est raccordée par un congé circulaire 16 au contour cylindrique intérieur du corps 8. A l'intérieur du corps cylindrique 8, un guide 17 de centrage comportant trois ailettes 18a, 18b,18c de centrage et d'encliquetage dans la gorge 11 est solidarisé de manière indémontable au corps cylindrique 8, la mise en place s'effectuant par simple poussée jusqu'à encliquetage irréversible des extrémités 19a, 19b,19c des ailettes 18a, 18b, 18c à l'intérieur de la gorge 11. Les ailettes 18a, 18b et 18c permettent le passage du gaz et guident la veine gazeuse issue du conduit principal 1, et assurent également le centrage coaxial du guide 17 lui-même à l'intérieur du corps cylindrique 8. Les extrémités 19a, 19b et 19c des ailettes 18a, 18b et 18c sont flexibles radialement en raison de la présence de rainures procurant une flexibilité suffisant à l'encliquetage irréversible dans la gorge 11. De préférence, le guide 17 de centrage est réalisé en un ensemble monobloc d'un matériau présentant à la fois une charge de rupture et un module de flexion élevés, une bonne tenue au fluage, une bonne résistance chimique au gaz véhiculé, une faible reprise d'humidité, une bonne stabilité dimensionnelle et une bonne résistance à la chaleur. Un guide de centrage 17 est réalisé par exemple par injection de résine polyoxyméthylène (POM) ou résine polyacétal, avec les ailettes 18a, 18b, 18c venant directement de matière lors de l'injection. Le guide de centrage 17 comporte un corps tubulaire 20 recevant l'équipage mobile du dispositif selon l'invention. Le corps tubulaire 20 est obturé par un bouchon 20a emmanché en force. Le bouchon 20a réalisé par exemple en polypropylène présente un contour extérieur de forme aérodynamique, de manière à dévier le flux de gaz circulant dans le sens de la flèche G de manière uniforme en n'occasionnant qu'une perte de charge négligeable et évite toute pénétration de matière indésirable à l'intérieur du corps tubulaire 20. Le corps tubulaire 20 reçoit un ressort 21 cylindrique de compression comprimé entre une face d'appui 22 du corps tubulaire 20 et une bague 23 de coulissement et de reprise d'effort. Le ressort 21 est réalisé de préférence en acier inoxydable et la bague 23 est réalisée de préférence en polyamide ou matériau équivalent. Un ensemble d'obturation 24 de faible masse comporte une tête 24a formant clapet d'étanchéité, un joint d'étanchéité torique 24b et une tige 24c de guidage est monté de manière à obturer la section de passage du gaz dans la position supérieure correspondant à la demi-vue A et de manière à être rappelé par le ressort 21 en position d'ouverture correspondant à la demi-vue B. A cet effet, la tige de guidage 24c comporte, à son extrémité éloignée de la tête 24a, deux organes 25 et 26 d'encliquetage irréversible et de solidarisation avec la bague 23 : lorsque les redents 25 et 26 sont poussés à l'intérieur de l'anneau 23, ils sont contraints radialement intérieurement dans l'anneau 23 jusqu'à traversée complète et verrouillage derrière cet anneau 23 en comprimant le ressort 21 à une longueur prédéterminée en fonction de la distance séparant les redents 25 et 26 de la face d'appui 27 de la tête 24a. L'ensemble d'obturation 24 est réalisé par montage d'un joint torique 24b en élastomère résistant à la chaleur dégagée lors de l'électrosoudage, sur une pièce monobloc comprenant la tête 24a et la tige 24b avec ses redents 25 et 26. Ladite pièce monobloc est par exemple fabriquée par injection de résine polyoxyméthylène (POM) ou résine polyacétal. La conformation générale de la tête 24a et les caractéristiques du ressort 21 sont déterminées pour que, dans la position B, la perte de charge soit minimale et pour que l'apparition d'un débit important de gaz provoque le déplacement par aspiration de la tête 24a et de l'ensemble d'obturation 24 jusqu'à la position A malgré la résistance du ressort 21. A cet effet, la tête 24a présente une conformation sensiblement en tête de champignon, présentant deux surfaces tronconiques opposées l'une à l'autre par leur grande base. Le fonctionnement du dispositif est le suivant dans les conditions normales de distribution, le débit de gaz à une pression d'utilisation d'environ 4 bar relatif est inférieur à un débit maximal par exemple de 40 m3/h, et la position de la tête 24a de l'ensemble d'obturation 24 correspond à la position B d'ouverture, dans laquelle le ressort 21 agit sur l'anneau 23 de reprise d'effort pour repousser la tige 24b à l'intérieur du corps tubulaire 20; en cas de rupture ou d'endommagement de la canalisation secondaire 2, le débit de fuite augmente rapidement jusqu'à un débit prédéterminé, par exemple de 50 m3/h, et la tête 24a est aspirée par ce débit excessif à l'intérieur de la conformation en venturi jusqu'à la position A d'obturation. Lorsque la position A d'obturation est atteinte, la pression de gaz en amont maintient l'ensemble d'obturation dans cette position. Pour rappeler l'ensemble d'obturation 24 en position d'ouverture, il est alors nécessaire d'exercer un effort de rappel dans le sens opposé à la flèche G : à cet effet, on envoie avantageusement dans la canalisation secondaire un fluide à une pression supérieure à la pression amont ou, selon le langage de l'homme de l'art, on exerce une "contrepression de réarmement" en aval, du côté de la canalisation secondaire 2. L'invention procure ainsi une sécurité absolue en cas de fuite notable de la canalisation secondaire 2, sans qu'il soit nécessaire de purger le conduit principal 1 ou de baisser la pression de distribution dans le conduit principal 1. L'invention décrite en référence à un dispositif de distribution de gaz s'applique bien entendu au cas de combustibles gazeux, eaux, irrigations et autres fluides quelconques. Revendications 1. Dispositif automatique de protection de canalisation secondaire (2) de fluide , comportant en combinaison : un corps (8) positionné de manière étanche dans une tubulure (3a), un guide (17) de centrage permettant le passage du fluide et un ensemble d'obturation (24) déplaçable entre deux positions, dont la première (A) est une position d'obturation dans laquelle l'ensemble d'obturation 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (8) est positionné par un moyen de retenue (6) disposé à l'interface de la canalisation secondaire (2) et de ladite tubulure (3a). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (8) est cylindrique et évidé intérieurement pour recevoir ledit guide (17) de centrage, qui comporte des ailettes (18a - 18c) de centrage coaxial et de solidarisation avec ledit corps (8) cylindrique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble d'obturation (24) comporte une tête (24a) d'étanchéité et une tige (24c) de guidage soumise à l'action du moyen (21) formant ressort de compression. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (21) formant ressort de compression est logé à l'intérieur du guide (17) de centrage dans un corps tubulaire (20) obturé par un bouchon (20a) du côté amont par rapport au sens de circulation (G) de gaz. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le contour extérieur du bouchon (20a) présente une forme aérodynamique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (21) formant ressort de compression est comprimé entre une face (22) solidaire du guide (17) de centrage et une bague (23) de coulissement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bague (23) de coulissement reprenant l'effort élastique du moyen (21) formant ressort de compression est encliquetée de manière irréversible avec l'ensemble d'obturation (24). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ensemble d'obturation (24) comporte des organes (25, 26) d'encliquetage irréversible aptes à être contraints élastiquement radialement intérieurement à travers ladite bague (3). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins un organe (25 ou 26) d'encliquetage présente une conformation en redent.