Brevet FR2792237A1 — publié le 20001020

La présente invention concerne une machine à raccorder par vissage un tronçon de tube à l'extrémité d'un tube de grande longueur, ce pour réaliser la mise en place de pipe-lines ou de réseaux de distribution ou d'adduction d'eau, de gaz... Jusqu'à présent l'installation de pipe- lines ou de gazoducs est réalisée par soudage bout à bout de tronçons de tube en acier ou en matière plastique telle que du polyéthylène, ces tronçons étant habituellement d'une longueur égale à 12 mètres. Lorsqu'on sait que ce type d'installation demande la mise en place d'une longueur très importante de tube, on comprend qu'un procédé par soudage est long et coûteux et demande des contrôles extrêmement sophistiqués au niveau de la soudure. On sait par exemple qu'une soudure de deux tronçons de tube d'acier consomment entre une heure et demi et cinq heures de travail selon les diamètres de tube installé et les conditions de chantier rencontrées. Pour ce qui concerne la soudure des tronçons de tube en polyethylène, la réalisation d'une telle soudure demande entre une heure et une heure et demie si bien qu'en moyenne une équipe de monteurs soudeurs réalise la pose de moins de 100 mètres de tube par jour. Récemment il a été développé et mis sur le marché des tronçons de tube réalisés en thermoplastique renforcé et raboutables les uns aux autres par vissage. Ces produits ont fait notamment l'objet du brevet français No 95 14357. La réalisation de conduites de grande longueur à partir de ces tronçons de tube ne demande plus qu'une opération de vissage. Cependant cette opération doit être effectuée de manière très soigneuse car le pas du filetage est fin et une mauvaise présentation des parties raccordées entre elles risque de provoquer un croisement des filets détrui- sant totalement la qualité de la connexion. Cette diffi- culté est accrue par le fait que la connexion est à réaliser horizontalement ou parallèlement au sol. Par la présente invention on entend pallier et inconvénient au moyen d'une machine à raccorder par vissage in situ un tronçon de tube à l'extrémité d'un tube de grande longueur sensiblement horizontal. Selon l'invention cette machine comprend un châssis équipé de moyens de bridage pour maintenir dans un repère de référence l'extrémité du tube elle-même équipée d'un manchon taraudé de raccordement, le châssis comportant des moyens de support pour maintenir le tronçon de tube dans le même repère de référence, des moyens d'actionnement pour entraîner en rotation ledit tronçon de tube autour de son axe et des moyens de roulement pour permettre le déplacement relatif du châssis et du tube après raccorde- ment du tronçon le long de l'axe du tube. L'une des fonctions principales de l'invention est de créer un repère stable dans lequel on va pouvoir facilement réaliser le vissage en prévoyant des moyens de maintien avec précision d'une part de l'extrémité du tube et d'autre part du tronçon dans ce même repère pendant toute l'opération de vissage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui en sera donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue générale de la machine selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une particularité de cette invention relative au support de tronçons de tube, - la figure 3 est une vue en coupe des moyens de guidage du tronçon de tube à raccorder au tube, - la figure 4 est un schéma d'une réalisation possible des moyens d'entraînement en rotation d'un tronçon de tube pour le visser à l'extrémité du tube qu'il doit prolonger. La machine représentée à la figure 1 comporte un châssis 1 réalisé sous la forme d'une poutre mécano- soudée de section sensiblement carrée en deux parties la et lb. Ces deux parties la et lb sont réunies bout à bout au niveau de leurs extrémités respectives 2a, 2b par des moyens non représentés et connus en eux-mêmes tels que des brides et des boulons. Chaque partie la et lb est équipé au voisinage de son extrémité respective 2a, 2b, d'un essieu 3, 4 dont le rôle sera expliqué ultérieurement. Ces essieux ne sont pas des éléments essentiels de l'invention et selon les applications, peuvent être mis en oeuvre ou démontés. Le châssis 1 comporte en partie supérieure une pluralité de paires de roues 5, par exemple des roues avec pneumatiques, ces roues étant montées à rotation autour d'axes 6 transversaux au châssis 1. Les roues portées par la partie lb du châssis 1 sont montées à rotation libre par rapport à ce châssis, tandis que certaines au moins des roues 5 portées par la partie la de ce châssis peuvent être équipées d'un frein (non représenté). Au-dessus de certaines des roues 5 de la partie la, on a représenté trois paires de roues 7 portées par un bâti en forme de cadre 8, lequel bâti pouvant être éloigné ou rapproché de la partie supérieure du châssis 1 au moyen par exemple de vérins pneumatiques ou hydrauliques 9. Lorsque l'extrémité lOa d'un tube 10 est placée sur le train de roues 5, en rapprochant le bâti 8 du châssis la, on pince cette extrémité lOa entre les roues 5 et 7. Compte tenu des forces de friction existant entre les roues équipées de pneumatiques et le tube, ce pincement constitue un bridage du tube qui notamment s'oppose à sa mise en rotation autour de son axe. Pour réaliser en outre un bridage longitudinal de ce tube par rapport au châssis la, on peut mettre en oeuvre le ou les freins dont sont équipées l'une ou certaines des roues 5 en face des roues 7. Au voisinage de son extrémité 2a, la partie la du chassis 1 possède un collier ou une coquille ouvrante 11. Cette coquille est en deux parties symétriques lla, llb par rapport à un plan horizontal (voir figure 3), chacune de ces parties étant montée à coulissement vertical sur une structure à colonnes 12, cette structure étant elle-même portée par un chariot 13 horizontal susceptible d'être déplacé par rapport au châssis 1 de la machine entre des rails 14 horizontaux que possède ce châssis. Au moyen de vérins 15 et 16, il est possible d'éloigner ou de rappro- cher l'une de l'autre les parties lia et llb de la coquille 11. L'extrémité 10a du tube 10 est équipée d'un manchon 17 vissé sur cette extrémité et qui présente à l'opposée du tube 10, une ouverture taraudée 18 destinée à accueillir l'extrémité filetée 20a d'un tronçon de tube 20. Les deux parties de coquille lia et ilb viennent chevaucher le manchon fileté 17 de manière, lorsqu'elles sont rapprochées l'une de l'autre, à le prolonger par un logement l9a exactement à la cote en sommet de filet du tronçon 20 et par un cône 19b d'engagement et de guidage de l'extrémité 20a de ce tronçon de tube 20. La coquille tubulaire ainsi refermée constitue la référence fixe et précise dans laquelle est placée l'extrémité lOa du tube 10. Au-delà de la structure 12 qui porte la coquille 11, l'extrémité 2a de la partie de châssis la comporte encore une paire de roues 5 pour supporter le tronçon de tube 20 comme cela sera expliqué ci-après. Associée à chacune des paires de roues 5 de la partie lb du châssis 1 et de la dernière paire de roues 5 du chassis la, la machine comporte des moyens de support du tronçon de tube 20 chacun formé par une sorte de berceau 21 (voir figure 2). Ce berceau forme un V de soutien du tronçon de tube 20 dont les parties en contact avec le tube sont équipées d'organes de roulement tels que des billes 22. Le berceau 21 est quant à lui attelé à un moyen de sa manoeuvre verticale formé par exemple par un vérin 23 dont le corps est solidaire du châssis de la machine et dont la tige porte le berceau 21. Dans son état rétracté, le vérin 23 impose au berceau 21 une position telle que les billes 22 sont situées à un niveau inférieur défini par les roues 5, si bien que chacun des berceaux 21 est hors du contact du tronçon de tube 20. Le vérin 23, dans son état étendu, place le berceau 21 à un niveau tel que le tronçon de tube est décollé des roues 5 qui le supportaient auparavant. Ainsi supporté par les berceaux 21, le tronçon de tube 20 se trouve parfaitement aligné avec l'axe de la coquille 11, donc avec le logement 19a et le cône d'engagement 19b que cette coquille présente en regard de l'extrémité 20a du tube 20. Le tronçon 20 est donc placé dans le même repère de référence que l'extrémité du tube 10. En outre, les points de contact des berceaux avec le tube étant réalisés par des organes roulants, il n'y a aucune difficulté à faire tourner le tube sur lui-même au moyen de l'organe moteur décrit ci-après. A l'extrémité 2c opposée 2b de la partie lb du châssis 1, la machine comporte un moyen d'entraînement en rotation du tronçon de tube 20 autour de son axe. Ce moyen (voir figure 4) comporte une cloche d'entraînement 25 supportée par un chariot inférieur 26, lequel peut se déplacer longitudina- lement à l'intérieur du châssis 1 grâce à des rails de guidage 27. Le chariot 26 comporte un moteur 28 d'entraîne- ment en rotation de la cloche 25, lequel moteur est accouplé en rotation avec la réduction nécessaire à la cloche 25, tandis que le chariot 26 peut être déplacé longitudinalement dans les guides 27 du châssis 1 au moyen d'un vérin 29. La cloche 25 possède un évidement 25 dans lequel vient se loger un manchon 17a semblable au manchon 17 qui est déjà prévissé sur l'extrémité 20b du tronçon de tube 20. L'évidement 25a possède des moyens de prise du manchon 17a par exemple une sorte de bossage transversal 30 venant coopérer avec un créneau pratiqué en correspondance à l'extrémité du manchon 17a. Le fonctionnement de la machine selon l'invention s'opère de la manière suivante. Le chantier est un chantier terrestre et on amène par camion les deux parties de châssis la et lb au niveau de l'extrémité 10a du tube 10 reposant sur le sol. On assemble les deux parties la et lb équipées de leurs essieux 3 et 4 et on place l'extrémité 10a du tube 10 entre les roues 5 et les roues 7 préalablement écartées de la partie la du châssis de la machine. En déplaçant ce châssis par rapport au tube, on loge le manchon 17 au niveau de la structure 12 et de la coquille 11 qui est ouverte et en agissant à la main par exemple sur le chariot 13 on referme la coquille 11 dans la position adéquate par rapport à l'extrémité du manchon 17. On serre ensuite l'extrémité du tube entre les paires de roues 7 et les paires de roues 5. On charge un tronçon de tube 20 sur à la fois l'extrémité du châssis la et sur le châssis lb, les berceaux 21 ayant été préalablement escamotés et le chariot 26 ayant été repoussé à l'extrémité 2c du chassis 1. Le tronçon de tube est déjà équipé d'un manchon 17a à son extrémité opposée à celle qui doit être raccordée au tube 10. Le chargement peut se faire manuellement ou par l'intermédiaire d'un engin de manutention. On commande ensuite le levage des berceaux 21 qui prennent en charge le tronçon de tube 20. On fait coopérer la cloche 25 avec le manchon 17a et on commence à faire tourner et faire avancer le tronçon de tube 20 à l'inté- rieur du cône 19 de la coquille 11. Cette rotation du tube transmise par la cloche 25 et son avancement réalisé par le vérin 29 permet un engagement de la partie filetée 20a dans la partie filetée 18 du manchon 17 enfermée dans la coquille 11. Après que le tronçon 20 est engagé dans le taraudage 18, on ouvre la coquille 11 et le vissage est effectué jusqu'à fond de filet, un limiteur de coupe étant prévu dans la transmission entre la cloche 25 et le moteur 28. Le vissage étant réalisé, on ouvre la coquille 11, on débride le tube 10 en écartant le support 8 du châssis 1 et en escamotant les berceaux 21. Le tube 10 pourvu de son tronçon 20 repose donc sur les paires de roues 5 et par le moyen d'un tracteur non représenté, on déplace le châssis qui roule sur le sol par ses essieux 3 et 4. Lorsque le manchon 17a parvient au niveau de la structure 12 porteuse de la coquille 11 on arrête le déplacement du châssis, on règle de manière précise la position de la coquille 11 par rapport au manchon 17a et on recommence l'opération en chargeant un nouveau tronçon de tube 20 sur la machine. Dans le cas d'une application off shore c'est-à- dire dans le cas de la pose de conduites au fond d'une pièce d'eau ou de la mer à partir d'une barge, la machine est directement montée dans cette barge, et chaque étape successive de raboutage d'un tronçon à la conduite s'opère par déplacement de la barge sur l'eau. On notera à cet égard que la conduite préalablement constituée et s'enfon- çant dans la mer engendre sur l'extrémité lOa une force de traction qu'il convient de maîtriser et contrôler. Dans ce cas une ou plusieurs paires de roues 5 et/ou 7 seront équipées de dispositifs de freinage qui permettront de brider longitudinalement le tube 10 par rapport au châssis 1 et/ou de contrôler le déplacement relatif de ce tube par rapport au châssis. La réalisation du châssis 1 de la machine en deux parties la et lb présente l'avantage de permettre son transport par tout moyen puisque la partie la plus longue de cette machine qui est formée par la portion lb du châssis peut être inférieure à la longueur d'un tronçon de tube, c'est-à-dire inférieure à 12 mètres. On notera enfin que cette structure du châssis en poutre mécano-soudée constitue également de manière avantageuse le support pour par exemple un groupe électro- gène qui peut y être logé, rendant ainsi la machine de l'invention complètement autonome. REVENDICATIONS 1. Machine à raccorder par vissage in situ un tronçon de tube (20) à l'extrémité (10a) d'un tube (10) de grande longueur, comprenant un châssis (1) équipé de moyens de bridage (5, 7) pour maintenir dans un repère de référence l'extrémité (10a) du tube elle-même équipée d'un manchon taraudé (17) de raccordement, caractérisée en ce que le châssis comporte des moyens (21) pour maintenir le tronçon de tube dans le même repère de référence, des moyens d'entraînement (25) pour entraîner ledit tronçon de tube (20) autour de son axe et des moyens (5) de roulement pour permettre le déplacement relatif du chassis et du tube après raccordement du tronçon le long de l'axe du tube. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une coquille (11) de guidage de l'extrémité (20a) du tronçon de tube, comportant deux parties (lia, 11b) en forme de mâchoire pour se refermer sur le manchon (17) de l'extrémité du tube (10) et définir en prolongation de celle-ci un guide (19) de guidage de l'approche du tronçon de tube (20). 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de roulement du châssis sont formés par une pluralité de paires de roues (5) comportant une bande de roulement souple et élastique, régulièrement espacées le long du châssis (1). 4. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de bridage sont formés par au moins une paire de contre-roues (7) montées sur un bâti (8) verticalement mobile par rapport au châssis (1) et par des moyens (9) pour éloigner et rapprocher ce bâti (8) du chassis (1). 5. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la coquille (11) de guidage est portée par un chariot (13) monté à déplacement longitudinal dans le châssis (1). 6. Machine selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement en rotation du tronçon de tube (20) sont portés par un chariot (26) mobile le long du châssis (1). 7. Machine selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que les moyens de support (21) du tronçon de tube (20) comprennent une pluralité de V à billes (22) mobiles verticalement entre une position o ils sont escamotés sous les moyens de roulement (5) et une position o ils font saillie au-dessus de ces moyens pour placer le tronçon (20) de tube en alignement avec le cône (19) de guidage. 8. Manchon selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que certaines au moins des roues (5) et contre-roues (7) formant les moyens de bridage, sont équipées d'un moyen de freinage du tube dans le sens longitudinal. 9. Machine selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que le châssis (1) est en deux parties (la, lb) raccordables bout à bout. 10. Machine selon la revendication 9, caractéri- sée en ce que les extrémités raccordables (2a, 2b) des parties de châssis (la, lb) sont équipées chacune d'un essieu (3, 4) de roulement.