Brevet FR2792557A1 — publié le 20001027

L'invention concerne un racleur bidirectionnel pour conduite de distribution de fluides, généralement des liquides, à section de passage constante, par exemple de distribution d'huiles, de produits pétroliers, de produits alimentaires ou peintures... Lorsqu'une même conduite est utilisée pour la distribution successive de plusieurs liquides et que l'on veut changer de liquide après avoir arrêté en amont de cette conduite l'alimentation du premier liquide et avant d'ouvrir l'alimentation du liquide suivant, également en amont de cette conduite, il est connu de faire circuler dans celle-ci, d'amont en aval et réciproquement, un racleur "captif" bidirectionnel adapté à balayer la paroi intérieure de cette conduite et à refouler vers l'aval les résidus du premier liquide. Ce racleur doit également établir une séparation fiable entre liquides successifs pour éviter une contamination les uns par les autres. Les racleurs bidirectionnels existant sur le marché sont soit rigides soit déformables. Les racleurs du premier type sont décrits, par exemple, dans le document FR-2 640 530. Ils comportent un corps allongé formé de deux pièces complémentaires assujetties l'une à l'autre par un élément formant écrou solidaire de l'une des pièces et un élément formant vis engagé dans l'autre pièce, des segments d'usure étant montés de façon amovible autour d'une portion centrale de ce corps, axialement entre deux portions terminales de ce même corps et de part et d'autre d'une portion médiane étranglée à surface externe concave. Les segments d'usure sont annulaires et présentent diverses formes correspondant à des compromis différents entre des exigences contradictoires de résistance à l'usure et de déformabilité radiale. Les racleurs du second type sont en forme de coupe et peuvent être assemblés par vissage. Ils présentent une structure flexible qui leur permet de franchir les coudes de conduite à l'état assemblé. Il s'est cependant avéré que les racleurs précités, qu'ils soient rigides ou déformables, ne sont en général pas adaptés à une utilisation dans des coudes de court rayon (coude dont le rayon moyen de courbure est approximativement égal au diamètre intérieur constant d'une conduite). Dans ce type de coude, les racleurs n'assurent pas une parfaite étanchéité et par conséquent, le raclage n'est pas correct. L'invention a notamment pour objet de pallier cet inconvénient. Elle propose à cet effet un racleur bidirectionnel pour conduite de distribution de fluides, comportant un corps muni d'éléments de raclage de la paroi de la conduite, caractérisé en ce que les éléments de raclage sont montés de façon amovible autour de deux pièces terminales assujetties en translation l'une à l'autre et montées mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre par complémentarité de formes avec une sphère centrale d'articulation, cette sphère étant en outre pourvue d'une structure de guidage adaptée à coopérer avec la paroi de la conduite pour orienter les pièces terminales dans la conduite. Selon des dispositions préférées de l'invention, éventuellement combinées: - les éléments de raclage comportent des lèvres s'étendant radialement et à adaptées à fléchir lors de l'introduction dans la conduite; - la structure de guidage comporte une nervure annulaire s'étendant radialement à partir de la sphère d'articulation; - les pièces terminales sont assujetties l'une à l'autre au moyen d'un mécanisme de liaison comportant des tiges de liaison filetées, reliées par une articulation du type cardan et traversant axialement les pièces terminales et la sphère d'articulation; - les pièces terminales sont assujetties l'une à l'autre en translation au moyen d'un mécanisme de liaison à câble traversant les pièces terminales et la sphère d'articulation; - la nervure annulaire forme butée de limitation de débattement angulaire des pièces terminales; - le passage de la sphère d'articulation recevant le câble est partiellement formé par un passage dans un insert central, configuré de telle sorte à guider le câble lors de la rotation de l'une et/ou de l'autre des pièces terminales; - chacune des pièces terminales comporte au moins un tronçon d'extrémité axiale formant une surface annulaire de guidage adaptée à coopérer avec la paroi de la conduite pour participer au guidage des pièces terminales dans cette conduite; - le diamètre de la sphère d'articulation est compris entre 0,5 et 0,7 fois le diamètre des lèvres de raclage; - le diamètre de la nervure annulaire est compris entre 0,8 et 0,9 fois le diamètre des lèvres de raclage; - le diamètre de la ou des surfaces annulaires de guidage est sensiblement égal au diamètre de la nervure annulaire; - la longueur du racleur est sensiblement comprise entre 1,3 et 1,5 fois le diamètre des lèvres de raclage. L'invention vise également une utilisation du racleur pour le raclage d'une conduite comportant au moins un coude dont le rayon de courbure moyen est d'approximativement une fois le diamètre des lèvres de raclage. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un racleur conforme à l'invention; - la figure 2 en est une variante de réalisation; - la figure 3 est une vue en coupe d'une portion de conduite dans laquelle a été introduit le racleur de la figure 1; - les figures 4a et 4b sont des vues en coupe d'un coude de conduite en train d'être franchi par le racleur de la figure 1. La figure 1 représente un racleur 1 sensiblement rigide de forme massive allongée le long d'un axe X-X. Ce racleur 1 comporte deux éléments annulaire de raclage 2 et 3 montés de façon amovible sur un corps allongé 4 comportant une sphère centrale d'articulation 5 et deux pièces terminales 6 et 7. Ces pièces terminales 6 et 7 sont assujetties en translation l'une à l'autre au moyen d'un mécanisme de liaison décrit plus en détails ciaprès. Ces pièces terminales 6 et 7 sont, par ailleurs, de même forme et constituées chacune de deux parties complémentaires 6a, 6b d'une part et 7a, 7b d'autre part. Les parties 6b et 7b, tournées l'une vers l'autre, des pièces terminales 6 et 7 reçoivent, par complémentarité de formes, la sphère centrale d'articulation 5. Les parties 6b et 7b comportent chacune, cet effet, une cavité concave 8, 9 de réception d'une partie de la sphère 5, de sorte que les deux pièces terminales 6 et 7 se retrouvent montées mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour de cette sphère 5, en formant avec cette dernière une articulation du type rotule. Un chanfrein circulaire 10, 11 borde par ailleurs chacune de ces cavités 8 et 9. La sphère centrale d'articulation 5 est en outre pourvue d'une structure de guidage constituée par une nervure annulaire 12 s'étendant radialement à partir de la sphère 5 et formée d'un seul tenant avec celle-ci. Elle est destinée à coopérer avec la paroi de la conduite recevant le racleur 1 pour orienter les pièces terminales 6 et 7 dans la conduite, mais également pour limiter le débattement angulaire de ces dernières. Les pièces terminales 6 et 7 sont assujetties en translation l'une à l'autre, en butée de part et d'autre de la sphère centrale 5, au moyen d'un câble de liaison 13 traversant les pièces 6 et 7 et la sphère 5. Ce câble de liaison 13 est équipé à chacune de ses extrémités, d'un embout 14, 15 pourvu d'un méplat et d'une queue filetée. Un écrou freiné 16, 17 est visé sur chacune des queues filetées et vient en appui sur une pièce circulaire percée 18, 19 encastrée par surmoulage dans chacune des parties extrêmes 6a et 7a des pièces terminales 6 et 7. Une rondelle 20, 21 est, par ailleurs, interposée entre chacun des écrous 16 et 17 et la pièce circulaire percée 18, 19 correspondante. Les méplats coopèrent avec une surface complémentaire de la pièce circulaire percée 18, 19 pour empêcher la rotation des embouts 14, 15 lors de l'assemblage du racleur 1. Le mécanisme de liaison ainsi constitué agit à la manière d'un tirant maintenant l'ensemble. Les écrous freinés 16 et 17 sont logés dans des canaux d'accès 22 et 23 prolongé chacun, de l'autre côté de la pièce circulaire percée 18, 19, par deux canaux de passage du câble de liaison 13, de diamètres différents et désignés par les repères numériques 24 et 25 pour les parties 6a et 6b et par les repères numériques 26 et 27 pour les parties 7a et 7b. La sphère d'articulation 5 est également pourvue de deux passages tronconiques 28, 29 de passage du câble 13. Ces passages tronconiques 28 et 29 sont opposés par leurs sommets et traversent diamétralement la sphère 5. Un insert 30 est logé au centre de la sphère 5 et présente un passage central formé de deux troncs de cônes 31 et 32 également opposés par le sommet et dont chacun est sensiblement complémentaire du passage tronconique 28, 29 voisin. Ces troncs de cônes 31, 32 forment un passage de câble 13 configuré de telle sorte à guider le câble 13 lors de la rotation de l'une et/ou de l'autre des pièces terminales 6 et 7. Les faces transversales 33 et 34 aux extrémités longitudinales du racleur I sont bombées et assurent une grande surface de contact en cas de butée du racleur 1 contre un autre racleur, ce qui permet l'absorption des chocs lors de leur venue en butée. Chacune des parties 6a, 6b, 7a et 7b est formée par quatre tronçons de diamètres différents et décroissants en direction de la partie voisine. Ceux des parties 6a et 6b portent les repères numériques 35a-35d et 36a-36d, respectivement. Les tronçons des parties 7a et 7b portent, respectivement, les repères numériques 37a-37d et 38a-38d. Ces tronçons forment ainsi une structure étagée pour chacune des parties 6a, 6b, 7a et 7b. Pour chacune des pièces terminales 6 et 7, les diamètres des tronçons sont égaux deux à deux. Ainsi, les tronçons 35d et 36d internes et de plus petits diamètres, forment ensemble une gorge annulaire de réception d'une couronne 39 de support de l'élément de raclage 2. De manière similaire, les tronçons 37d et 38d forment ensemble une gorge annulaire de réception d'un anneau 40 formé d'une multitude d'aimants permanents destinés à permettre la détection du racleur 1 dans une conduite. Une rainure annulaire 41-44 est ménagée axialement dans chacune des parties 6a, 6b, 7a et 7b entre les tronçons intermédiaires 35b, 35c, 36b, 36c, 37b, 37c et 38b, 38c. Ces rainures 41-44 sont destinées à recevoir les extrémités d'une semelle 45,46 de l'élément de raclage 2, 3 correspondant, afin de retenir ce dernier sur sa pièce terminale 6, 7. Pour réaliser le raclage de la paroi d'une conduite, l'élément de raclage 2, 3 comporte, par ailleurs, trois lèvres annulaires, désignées par les repères numériques 47a-47c pour l'élément de raclage 2 et 48a- 48c pour l'élément de raclage 3. Ces lèvres 47a-47c et 48a-48c sont, par ailleurs, parallèles les unes aux autres, à égale distance l'une de l'autre, et se dressent sur la semelle 45,46 correspondante, perpendiculairement à cette dernière. Ces lèvres 47a-47c et 48a-48c s'étendant radialement sont réalisées d'un seul tenant avec la semelle 45, 46 correspondante et sont flexibles transversalement à leur direction d'extension radiale, avec une élasticité suffisante pour revenir en position droite après sollicitation. On remarquera encore que les rainures annulaires 41-44 sont raccordées par une surface courbe 49-52 aux tronçons 35b, 36b, 37b, 38b voisins des tronçons externes 35a, 36a, 37a, 38a correspondants. La figure 2 représente un racleur 1' similaire à celui de la figure 1, avec des signes de référence identiques à ceux de la figure 1 mais affectés de l'indice " ' ". La seule modification par rapport à la figure 1 concerne le mécanisme de liaison. Le câble de liaison 13 a, en fait, été remplacé par deux tiges 60 et 61 reliées par une articulation centrale du type cardan 62 traversant axialement les pièces terminales 6' et 7' et la sphère d'articulation 5'. Il est ainsi formé un mécanisme de liaison rigide. Par ailleurs, ce racleur 1' n'est plus pourvu d'insert central et le filetage ainsi que le méplat sont formés directement sur les tiges 60 et 61, à leurs extrémités libres. Les éléments de raclage, la sphère d'articulation et les pièces terminales sont avantageusement en polyuréthanne avec une dureté SHORE A de 90, tandis que le reste des éléments est réalisé à partir d'acier inoxydable. Les figures 3, 4a et 4b, présentent, d'une manière très simplifiée, un racleur du type de celui de la figure I en divers points d'une conduite partiellement représentée, en acier inoxydable et de diamètre intérieur d constant. Dans cette canalisation est disposé un coude 70 dont le rayon moyen de courbure R1 est approximativement égal à d (c'est la plus petite valeur de rayon de courbure que l'on trouve en pratique dans les canalisations). En pratique, le diamètre et la hauteur des lèvres de raclage sont choisis en sorte que l'introduction du racleur dans la conduite se traduise par une flexion des lèvres propre à assurer en translation un raclage approprié par frottement de la paroi interne de la conduite 100, en particulier du point de vue de l'étanchéité. A cet égard le diamètre des lèvres de raclage est généralement choisi légèrement supérieur à d (en prenant DL égal au diamètre des lèvres de raclage au repos, on a D,/d compris entre 1,05 et 1,15 environ le plus souvent). Dans le cas d'un racleur pour conduite de distribution de produits pétroliers, le diamètre Ds de la sphère d'articulation est compris entre 0,5 et 0,7 fois le diamètre des lèvres de raclage afin d'assurer une bonne répartition des pressions. Afin d'assurer un guidage optimal des pièces terminales dans la conduite 100, le diamètre D de la nervure annulaire est avantageusement compris entre 0,8 et 0,9 fois le diamètre DL des lèvres de raclage. Le diamètre des tronçons formant sur les pièces terminales 6, 7 les surfaces annulaires participant au guidage de ces pièces, est, de préférence, sensiblement égal à celui de la nervure annulaire. De préférence, la distance DE entre les tronçons d'extrémités axiales d'une même pièce terminale est sensiblement comprise entre 0,2 et 0,25 fois la longueur L du racleur, tandis que cette dernière longueur est sensiblement comprise entre 1,3 et 1,5 fois le diamètre DL des lèvres de raclage. A titre d'exemple (voir figures 2 et 3), pour un diamètre d de 406 mm (c'est à dire environ 16 "pouces"), on choisit: - L= 570 mm - D= 370mm - DL= 410 mm - e2, épaisseur moyenne de la nervure annulaire = 35 mm - Ds = 250mm Les cavités concaves recevant la sphère d'articulation et les parties tronconiques recevant le mécanisme de liaison sont dimensionnées comme suit: - rayon de la partie concave: 125 mm - profondeur de la partie concave: 70 mm On appréciera que le racleur selon la présente invention, avec son articulation et sa structure de guidage, permet l'orientation globale des lèvres de raclage la plus proche possible de la perpendiculaire au rayon de courbure du coude 70 (voir figures 4a et 4b) afin d'assurer une parfaite étanchéité et un passage de ce coude sans choc brutal dans la conduite 100. En outre, grâce à ces dispositions, I'orientation des lèvres de raclage est optimisée sur toute leur circonférence. Les surfaces annulaires de guidage sur les parties terminales du racleur permettent, par ailleurs, de parfaire le guidage du racleur, de par leur répartition tout au long de ce racleur. De plus, le racleur est à même de franchir le coude 70 sans risque de coincement. On appréciera également que la nervure annulaire, outre sa fonction de guidage par contact avec la paroi de la conduite 100, limite le débattement angulaire des pièces terminales et que les surfaces courbes 49-52 forment des surfaces de butée sans arête vive pour les lèvres de raclage. Plus généralement, le racleur de la présente invention permet d'assurer un contact permanent de chaque élément de raclage avec la paroi de la conduite, sur toute la circonférence de celui-ci et avec une surface de contact maximale. Comme on peut le voir sur les figures 3, 4a et 4b, le racleur est continuellement "centré" dans la conduite 100 par l'action conjuguée de la sphère d'articulation et de la nervure annulaire sur les pièces terminales, aidé en cela par les structures annulaires de guidage. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le nombre de lèvres peut être réduit à deux. Ces lèvres peuvent d'ailleurs être remplacées par des structures fonctionnellement équivalentes, telles que des bourrelets. Le nervure annulaire pourra, quant à elle, être remplacée par une pluralité de plots ou bossages répartis sur la circonférence de la sphère d'articulation. Selon les produits véhiculés dans la conduite, d'autres matières que le polyuréthanne peuvent être utilisées. REVENDICATIONS 1. Racleur bidirectionnel (1 1') pour conduite de distribution de fluides, comportant un corps muni d'éléments de raclage (2,3; 2',3') de la paroi de la conduite, caractérisé en ce que les éléments de raclage (2,3 2',3') sont montés de façon amovible autour de deux pièces terminales (6, 7; 6',7') assujetties en translation l'une à l'autre et montées mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre par complémentarité de formes avec une sphère (5; 5') centrale d'articulation, cette sphère (5; 5') étant en outre pourvue d'une structure de guidage (12; 12') adaptée à coopérer avec la paroi de la conduite (100) pour orienter les pièces terminales (6, 7; 6',7') dans la conduite (100). 2. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de raclage (2, 3) comportent des lèvres (47a-47c, 48a-48c) s'étendant radialement et adaptées à fléchir lors de I'introduction dans la conduite (100). 3. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure de guidage comporte une nervure annulaire (12) s'étendant radialement à partir de la sphère d'articulation (5; 5'). 4. Racleur bidirectionnel (1') selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces terminales (6', 7') sont assujetties l'une à l'autre au moyen d'un mécanisme de liaison, comportant des tiges de liaison filetées (60, 61) reliées par une articulation du type cardan (62) et traversant axialement les pièces terminales (6',7') et la sphère d'articulation (5'). 5. Racleur bidirectionnel (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces terminales (6, 7) sont assujetties l'une à l'autre en translation au moyen d'un mécanisme de liaison à câble (13) traversant les pièces terminales (6, 7) et la sphère d'articulation (5). 6. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon la revendication 3, caractérisé en ce que la nervure annulaire (12; 12') forme butée de limitation de débattement angulaire des pièces terminales (6, 7; 6',7'). 7. Racleur bidirectionnel (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le passage de la sphère d'articulation (5) recevant le câble (13) est partiellement formé par un passage dans un insert central (30), configuré de telle sorte à guider le câble (13) lors de la rotation de l'une et/ou de l'autre des pièces terminales (6, 7). 8. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chacune des pièces terminales (6, 7; 6',7') comporte au moins un tronçon d'extrémité axiale (35a, 36a, 37a, 38a) formant une surface annulaire de guidage adaptée à coopérer avec la paroi de la conduite pour participer au guidage des pièces terminales (6, 7; 6',7') dans cette conduite. 9. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le diamètre (Ds) de la sphère d'articulation (5; 5') est compris entre 0,5 et 0,7 fois le diamètre (DL) des lèvres (47a-47c, 48a-48c) de raclage. 10. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon la revendication 3 ou 6, lorsqu'elles dépendent de la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre (D) de la nervure annulaire (12; 12') est compris entre 0,8 et 0,9 fois le diamètre (DL) des lèvres (47a-47c, 48a- 48c) de raclage. 11. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon les revendications 8 et 10, caractérisé en ce que le diamètre de la ou des surfaces annulaires de guidage est sensiblement égal au diamètre (D) de la nervure annulaire (12; 12'). 12. Racleur bidirectionnel (1; 1') selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que la longueur (L) du racleur est sensiblement comprise entre 1,3 et 1,5 fois le diamètre (DL) des lèvres (47a- 47c, 48a-48c) de raclage. 13. Utilisation d'un racleur bidirectionnel (1; 1') selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, pour le raclage d'une conduite comportant au moins un coude dont le rayon de courbure moyen est d'approximativement une fois le diamètre des lèvres de raclage (47a-47c, 48a- 48c).