Brevet FR2911944A1 — publié le 20080801

-1- La présente invention concerne un obturateur d'épreuve haute pression et son groupe hydraulique autonome, démontable et portable, l'ensemble étant conçu pour obturer temporairement des canalisations à haute pression, lors des épreuves hydrauliques périodiques des réservoirs sous pression. Les épreuves périodiques des grosses capacités telles que les groupes sécheur surchauffeurs de vapeur nécessitent, pour réaliser le bouchonnage temporaire d'isolement des capacités à éprouver, de couper les tubes qui alimentent ces capacités, puis de souder sur ces tubes des viroles destinées à recevoir des bouchons soudés pour tenir à la pression. En outre, il faut couper ces viroles pour les retirer après l'épreuve et souder à nouveau des raccords pour restituer l'intégrité initiale des tubes qui doivent être parfaitement lisses à l'intérieur, car les vitesses très élevées de circulation de la vapeur dans les tubes d'alimentation interdisent l'interposition de brides permanentes, qui engendrent alors des turbulences qui génèrent des cavitations corrosives. Une autre méthode faisant appel à un joint d'étanchéité gonflable, est citée dans le brevet FR 2 574 975, mais celui-ci exige pour son bon fonctionnement de souder des pattes de fixation sur la paroi intérieure du 20 générateur, tout en s'appuyant sur le fond de la cuve : ces opérations de soudure présentent l'inconvénient que la chauffe rapporte des contraintes et fragilise le métal, en outre l'ablation obligatoire de ces pattes après usage laisse subsister des zones de faiblesse, bien que le métal soit à nouveau surfacé et poli ; 25 En outre, les joints d'étanchéité gonflables des vessies présentent l'inconvénient d'être sensibles au fluage, ce qui les rend impropres aux épreuves à haute pression, la présente invention a résolu ce problème par une action indirecte de la vessie placée au fond d'une gorge et qui pousse sur des patins d'étanchéité semi-rigides qui sont eux-mêmes en contact 30 avec la tuyauterie, reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; L'ensemble de ces manipulations préalables aux épreuves présentent les inconvénients d'être longues et donc très onéreuses (les arrêts de tranche étant programmés et limités dans le temps), en outre, 35 toute opération de coupe et de soudure de tubes rapportés ou de pattes de fixation temporaires par apport de métaux de nature, ancienneté et qualités différentes, grèvent l'installation d'un risque supplémentaire de fragilisation qui n'est pas satisfaisant, d'autant plus que ces opérations peuvent être répétées quatre à cinq fois dans la durée de vie d'un circuit. 15 5 10 20 25 30 35 40 Pour pallier tous ces inconvénients, l'inventeur a mis au point un obturateur d'épreuve démontable, objet de la présente invention, qui présente la particularité de tenir en place tout seul en plein tube lisse , par la seule force d'adhérence à la paroi interne du tube. Notre obturateur d'épreuve haute pression autonome démontable et portable innovant présente une conception entièrement nouvelle : L'ensemble obturateur d'épreuve présenté Figure 1 est constitué d'au moins un bouchon intérieur à expansion hydraulique et d'au moins une frette à expansion hydraulique extérieure au tube, ces deux éléments étant montés en vis-à-vis pour compenser les efforts antagonistes qu'ils exercent sur les parois du tube. - Les obturateurs doubles (le doublage consiste à placer un deuxième obturateur identique derrière le premier, en sécurité), à expansion hydraulique extérieure (4), sont constitués d'un noyau (1) amovible, entouré de cinq segments (2) identiques démontables, et d'un sixième segment modifié pour supporter les valves de gonflage hydraulique, qui sont munis de douze rehausses (3) amovibles pour s'adapter à tous les diamètres de tubes à éprouver ; la périphérie de chaque obturateur est munie d'un double joint à expansion hydraulique (5), qui est mis en pression par un groupe hydraulique portable autonome (non représenté) ; une vessie hydraulique pousse sur des patins SLUG en contact avec la tuyauterie en reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; La frette double (le montage comprend autant de frettes (7) qu'il y a d'obturateurs (4)), à expansion hydraulique intérieure (7), est composée d'au moins deux, et dans le cas présent quatre segments (8) ouvrants, assemblés par des boulonnages ; - la face portante de cette frette avec le tube est munie d'un double joint à expansion hydraulique (9), qui est mis en pression par un groupe hydraulique portable autonome (non représenté) ; ainsi, l'ensemble obturateur d'épreuve peut être monté en place par un opérateur s'introduisant dans le tuyau, mis en oeuvre de façon autonome, et démonté et retiré après l'épreuve, pour pouvoir être réutilisé. Sur le montage éclaté Fig. l , sont représentés : - les deux obturateurs doubles (4), destinés à être placés dans le tube à éprouver, - et un jeu de deux frettes hydrauliques (8), entourant le tube. L'obturateur démontable objet de la présente invention, est conçu pour pouvoir être démonté et introduit par morceaux dans les canalisations de raccordement des échangeurs de chaleur : les segments constitutifs de l'obturateur étant conçus pour pénétrer par un trou d'homme de diamètre 410 mm mini, et aucun élément ne pesant individuellement plus de 20 kilogrammes. L'ensemble obturateur d'épreuve est utilisable dans toutes les positions horizontale ou oblique. En outre, notre obturateur d'épreuve innovant tient en place en plein tube lisse par la seule force d'adhérence des joints hydrauliques (5) à la paroi du tube. Selon une première caractéristique, l'ensemble obturateur d'épreuve présenté Figure 1, se présente sous la forme d'un noyau (1) entouré de segments (2), dont le diamètre initial peut être augmenté par des rehausses (3), les portions assemblées ensemble étant caractérisées par le fait qu'ils forment un disque (4) formant un bouchon étanché par double un joint hydraulique (5) disposé à l'intérieur du tube, et composé d'une vessie hydraulique qui pousse sur des patins en contact avec la tuyauterie et reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; l'assemblage est en partie assuré par un jeu de boulons spéciaux, en cours d'épreuve, les secteurs (quartiers) ont tendance à se maintenir tout seul ; (au démontage nous retrouvions les boulons desserrés) ; Selon une deuxième caractéristique l'ensemble obturateur d'épreuve est complété par des frettes extérieures (7) constituées par deux ou quatre berceaux extérieurs (8) ouvrants, refermés par un boulonnage sur la circonférence extérieure du tube, pour éviter sa déformation par gonflement lors de la mise sous pression d'épreuve ; l'ensemble fonctionnel étant caractérisé par le fait que l'étanchéité est obtenue par l'action indirecte d'une vessie hydraulique qui pousse sur des patins qui sont eux-mêmes en contact avec la tuyauterie, reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence, 2911944 -4- Selon une troisième caractéristique, le bouchon interne et les frettes externes sont conçus pour s'adapter à plusieurs diamètres de tubes, depuis le diamètre nominal de 800 mm jusqu'au diamètre 1250mm et plus, par le simple jeu des rehausses (3), et du changement des frettes (7), tout en garantissant une tenue sous 27 bars de pression d'épreuve, Selon une quatrième caractéristique, le bouchon formé par les segments internes assemblés sans boulonnage, tient en place sous une pression de 27 bars, uniquement par adhérence sur la paroi interne du tube; ainsi l'ensemble obturateur autonome est utilisable en plein tube , sans aucun autre appui de fond de cuve, ou autres brides soudées au tube; Selon une cinquième caractéristique, l'obturateur d'épreuve autonome présente une conception simple, comportant peu d'éléments et beaucoup de ces éléments segmentaires sont identiques, ce qui autorise une interchangeabilité des composants et une mise en oeuvre rapide: typiquement 24H00 seulement au montage et 12H00 de démontage (voire moins dans certain cas) suivant l'importance. Le bouchon se présente sous la forme d'un noyau (1), entouré de segments (2) qui fait appel à l'utilisation de rehausses de segments (3), conçues pour s'adapter à plusieurs diamètres de tubes, depuis le diamètre nominal de 800 mm jusqu'à un diamètre de 1250mm et plus, tout en conservant les segments de base (2), et le noyau (1) ; Selon une sixième caractéristique, les parties constitutives de l'obturateur d'épreuve autonome sont démontables et portables, de façon 25 à pouvoir passer par un trou d'homme de 416 mm de diamètre, et être assemblées à l'intérieur du tube ; Selon une septième caractéristique, le premier bouchon est immédiatement suivi et doublé par un deuxième bouchon identique, de sécurité , caractérisé par la présence d'une pompe d'exhaure qui est 30 disposée entre les deux bouchons, pour assécher les fuites éventuelles qui pourraient survenir; les noyaux (1) de ceux-ci étant conçus pour laisser passer les canalisations hydrauliques et les sondes de pression de pilotage ; 5 10 15 20 2911944 -5- Selon une huitième caractéristique, les segments modulaires amovibles (2) et (6) sont munis de gorges en queue d'aronde destinées à recevoir des joints d'étanchéité appropriés et sont étanches lorsqu'ils sont portés sous la contrainte exercée par la pression hydraulique ; 5 Selon une neuvième caractéristique, l'obturateur d'épreuve autonome présente une conception simple comportant un nombre réduit d'éléments, du fait que tous les éléments segmentaires (2) et (3) sont identiques, et assemblables à la main, ce qui autorise une interchangeabilité des composants et une mise en oeuvre rapide d'une obturation d'épreuve Selon une dixième caractéristique, l'obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression comporte un premier bouchon (4) qui est immédiatement suivi et doublé par un deuxième bouchon identique, de sécurité , Selon une onzième caractéristique, l'obturateur d'épreuve hydraulique double fait appel à l'utilisation d'une pompe d'exhaure qui est disposée entre les deux bouchons (4)-(4) légèrement espacés, pour assécher les fuites éventuelles qui pourraient survenir, et éviter ainsi que ne s'instaure une contre-pression qui annulerait la tenue du premier bouchon, Selon une treizième caractéristique, l'obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression, présente l'avantage que sa tenue par adhérence à la paroi augmente lorsque la rugosité de la surface de celle-ci est plus lisse ; L'obturateur d'épreuve autonome convient aussi bien pour les 25 bouchonnages de sécurité de tubes d'assainissement en ciment, les épreuves des pipelines de gaz ou de pétrole et les épreuves de tous les générateurs d'eau surchauffée et de vapeur, en effet la tenue par adhérence à la paroi n'est pas affectée par la nature de la paroi ou rugosité plus ou moins lisse de la surface de celle-ci ; 10 15 20 30 2911944 -6- L'invention convient quelque soit la nature du matériau constitutif du tube : - Tube en acier épais, - Tuyau d'assainissement en ciment, ou en grès, 5 - Tube en résine armée de fibres de synthèse... Selon le mode de réalisation actuel, l'invention recouvre tous les obturateurs d'épreuve qui peuvent être employés : pour un usage dans les centrales nucléaires, pour un usage dans l'industrie chimique, pour un usage dans les raffineries, - pour l'épreuve de pipelines, etc... Cet obturateur d'épreuve autonome, objet de la présente invention, est particulièrement conçu pour l'épreuve sous 27 bars des surchauffeurs de vapeur, irrigués par des tubes en acier de diamètres intérieur 800 mm et plus, générateurs qui sont couramment employés dans l'industrie chimique, pétrolière et nucléaire. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente l'obturateur double (4)-(4), et ses deux frettes montées sur un tube à éprouver ; La Figure 2 représente la face avant d'un obturateur (4), du côté pression , La Figure 3 représente la face arrière d'un obturateur (4), La figure 4 représente le segment spécial (6) de l'obturateur, qui reçoit le passage des tubes hydraulique de mise en pression, La figure 5 représente une rehausse de segment de l'obturateur (3), La figure 6 représente une frette hydraulique externe (7). Selon une variante non illustrée, l'obturateur d'épreuve autonome s'adapte aux tuyaux carrés, ovales, demi-lune ou parallélépipédiques, symétriques ou non, dès lors que ses éléments constitutifs sont disposés dans la même configuration. 10 15 20 25 30 Revendications 1)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression comprenant un bouchon hydraulique interne (4) se présentant sous la forme d'un noyau (1), entouré de segments (2) et de rehausses (3) caractérisé par le fait que les portions modulaires assemblées sans vis ni boulons reconstituent un disque plein formant un bouchon disposé à l'intérieur du tube, 2)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'étanchéité est obtenue par une vessie hydraulique qui pousse sur des patins qui sô t éüx-nïêmés eh' côntàct- âvec 1-à- tùautérié, reprenânt -le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; 3)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, comprenant un bouchon hydraulique interne (4), caractérisé par son association avec une frette hydraulique extérieure (7) constituée d'au moins deux, trois ou quatre berceaux (8) ouvrants, disposés sur la circonférence du tube pour éviter sa déformation par gonflement lors de la mise sous pression d'épreuve ; 4)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, muni d'un double joint hydraulique expansible à poussée indirecte via des patins (5) tenant en place sous une pression de 27 bars uniquement par adhérence sur la paroi interne du tube, caractérisé par le fait qu'il tient en place en plein tube , sans aucun appui de fond de cuve, ni brides soudées au tube; 5)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une 25 quelconques des revendications précédentes, se présentant sous la forme d'un noyau (1), entouré de segments (2) caractérisé par l'utilisation de rehausses de segments (3), conçues pour s'adapter à plusieurs diamètres de tubes, depuis le diamètre nominal de 800 mm jusqu'à un diamètre de 1250mm et plus, tout en conservant les segments de base (2), et le noyau 30 (1) ; 6)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé par le fait que toutes les parties constitutives de l'obturateur interne sont démontables et portables, de façon à pouvoir passer par un trou d'homme de 416 mm de 35 diamètre, et être assemblées à l'intérieur du tube 2911944 -8- 7)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le noyau central (1) de celui-ci forme une cloison étanche conçue pour laisser passer les canalisations hydrauliques et les sondes de pression de 5 pilotage ; 8)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, constitué de segments modulaires amovibles (2) et (6) munis de gorges en queue d'aronde destinées à recevoir des joints d'étanchéité appropriés caractérisé par le 10 fait que ces segments montés sans vis ni boulons, sont étanches lorsqu'ils sont portés SOIS- la contrainte éxërcée par là 'préssiôn aë la éein u-ré hydraulique (5) ; 9)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, présentant une conception simple comportant un nombre réduit d'éléments, caractérisé par le fait que tous les éléments segmentaires (2) et (3) sont identiques, et assemblables à la main, 10)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier bouchon (4) est immédiatement suivi et doublé par un deuxième bouchon identique, de sécurité , 11)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'une pompe d'exhaure qui est disposée entre les deux bouchons (4)-(4) légèrement espacés, pour assécher les fuites éventuelles qui pourraient survenir ; 12)- Obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression selon l'une quelconques des revendications précédentes, qui convient aussi bien pour les bouchonnages de sécurité de tubes d'assainissement en ciment, les épreuves des pipelines de gaz ou de pétrole et les épreuves de tous les générateurs d'eau surchauffée et de vapeur, caractérisé par le fait que sa tenue par adhérence à la paroi augmente lorsque la rugosité de la surface de celle-ci est plus lisse ; 15 20 25 30