Brevet FR3103248A1 — publié le 20210521

L’invention consiste en un outil et le procédé qu’y s’y rapporte, permettant le remplacement d’une vanne à boisseau, fixée sur une canalisation contenant un fluide en charge, sans qu’il soit nécessaire de vidanger le fluide. Le procédé est le suivant : a Fixation d’un outil, décrit en figure 1, sur l’extrémité libre de la vanne. b La vanne est ouverte, et on insère la partie mobile de l’outil jusqu’à l’endroit où l’on souhaite réaliser l’obturation pour stopper le fluide sous pression. c Le joint (2) est comprimé, réalisant ainsi l’obturation hydraulique. La bonne réalisation de l’obturation peut être constatée par un manomètre connecté à la valve (8). d La partie fixe de l’outil peut alors être démontée de la vanne, en laissant la partie mobile en place et faisant office d’obturateur. e Un système assure la sécurité anti-retour de sorte que la partie mobile ne puisse pas être éjectée de sa position par le fluide sous pression. f La vanne est démontée et remplacée par une neuve. g La partie fixe de l’outil peut être remise en place afin de désengager la partie mobile, et refermer la vanne neuve. L’opération de remplacement de la vanne est terminée OUTIL PERMETTANT LE REMPLACEMENT D’UNE VANNE INSTALLEE SUR UN RESEAU CONTENANT UN FLUIDE SOUS PRESSION SANS INTERROMPRE L’EXPLOITATION DU RESEAU SOUS PRESSION F16L - PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL L’invention a pour objet un outil permettant le remplacement de vannes à boisseau sphérique installées sur des réseaux contenant des fluides, en pression, sans qu’il soit nécessaire, ni de mettre à l’arrêt le réseau, ni de le vidanger. Le remplacement d’une vanne sur un réseau en exploitation devient « transparent » pour l’utilisateur du dit réseau, lui évitant des contraintes d’arrêt d’exploitation ou de production. Les étapes du procédé sont les suivantes et sont schématisées sur le schéma 1 ci-après : 1 Vue de la vanne (fermée) à remplacer, installée sur un réseau en charge. 2 Mise en place de l’outil sur la vanne fermée 3 Ouverture de la vanne et insertion de la partie mobile de l’outil dans la canalisation en amont de la vanne 4 Obturation de la canalisation, purge de la pression en aval de la vanne et contrôle de l’étanchéité de l’outil 5 Démontage de la partie fixe de l’outil 6 Dévissage de la vanne à remplacer 7 Extraction de la vanne par coulissement sur le guide de l’outil 8 Schéma de l’outil en place, vanne déposée. 9 La vanne neuve est enfilée en position ouverte sur le guide par coulissement et vissée en lieu et place de l’ancienne vanne 10 L’outil est positionné sur la vanne neuve et fixée sur la tuyauterie, et le joint de compression est desserré par action sur la tige de serrage. 11 La partie mobile de l’outil est rétractée de façon à ramener le joint de compression au niveau de la douille de l’outil. La vanne peut maintenant être fermée, la décompression peut être faite et vérifiée à l’aide du manomètre. 12 L’outil peut être retiré. L’opération est terminée. Un procédé de retenue de l’outils en phases 5 à 10 pourra être ajouté (non représenté) en fonction des diamètres et pressions en jeu. Le procédé concerne le remplacement d’une vanne à boisseau sphérique installée par filetage ou bride sur un réseau en charge. Le réseau dit «en charge» est un réseau contenant un fluide (liquide ou gazeux) sous pression. Le réseau en question peut être en exploitation ou non, avec ou sans circulation du fluide. L’intérêt de l’outil réside dans le fait que le remplacement de la vanne peut se faire sans générer d’interruption du réseau en exploitation, et évite des coûts pouvant être importants, comme nous l’exposons ici. En effet, traditionnellement, le remplacement de vanne se fait par vidange du fluide contenu dans le réseau en exploitation (en amont et en aval de la vanne). Cette opération a toujours un coût qui peut être important en fonction des quantités et de la nature du fluide à vidanger. L’opération de vidange présente donc des contraintes importantes : 1 De stockage provisoire du fluide vidangé en vue de sa réinjection après travaux de remplacement de la vanne (Eau glycolée, eau avec divers produits de traitements, huile, azote, fréon, … etc) 2 De mise en destruction du fluide en filière de recyclage, avec bordereau de suivi de déchet industriel dans le cas où un stockage provisoire n’est pas possible. 3 De remplissage du réseau avec une quantité de fluide « neuf » dans les cas où le fluide vidangé n’a pas pu être réinjecté. 4 D’arrêt d’exploitation et/ou de production inhérentes à la vidange d’un réseau de fluides. Cette contrainte amène le plus souvent à réaliser les travaux de remplacement des vannes en heures de nuit, le week-end ou en jour férié. Les coûts associés rendent souvent les opérations de remplacement de vannes à la fois coûteuses et perturbatrices de l’exploitation d’un site, qu’il soit tertiaire ou industriel. La vanne à remplacer peut se présenter suivant deux configurations : 1 Raccordée à un réseau par une seule de ses extrémités, l’autre étant non raccordée. 2 Installée en ligne, c’est-à-dire raccordée à ses deux extrémités. Dans ce cas, la partie du réseau en aval devra être vidangée comme vu précédemment. Cette opération de vidange aura un impact réduit à la partie en aval de la vanne à remplacer. La partie amont reste en pression. L’impact sur l’exploitation en est d’autant réduit. L’intérêt de l’outil est clairement établi tant sous l’aspect économique, que sur l’aspect sociétal du fait de la réalisation en heures normales de ces travaux (Pas de perturbations des rythmes de travail tant pour le prestataire qui réalise les travaux que pour l’exploitant qui n’a plus d’impact sur son organisation). En résumé, le remplacement d’une vanne, grâce à l’outil, devient « transparente » à de nombreux égards. L’invention vient donc répondre aux nombreuses contraintes précédemment évoquées. L’invention intéresse également les moyens pour la mise en œuvre du procédé. La lecture du document ci-après permettra la parfaite compréhension de l’invention et de sa mise en œuvre. Liste des figures : Des figures sont également proposées en fin de document pour parfaire cette compréhension : Figure 1 : Vue de l’outil Figure 2 : Schéma décrivant le procédé de mise en œuvre de l’outil PRINCIPE DE L’INVENTION L’étape 1, situation de départ, correspond au schéma 2 où une vanne (A) est représentée installée sur un circuit (B) contenant un fluide sous pression. La vanne (A) est vissée sur le collecteur tuyau (B) par filetage ou par bride. Les étanchéités ne sont pas toutes représentées afin de ne pas charger le schéma inutilement. Sur ce schéma, l’outil est représenté non monté. L’étape 2 va consister à installer l’outil sur la vanne en fixant la douille (1) de l’outil sur la vanne (A). La jonction entre l’outil et la vanne peut être de deux natures : 1 Par raccord fileté du commerce permettant d’adapter le diamètre de l’outil à celui de la vanne (A). 2 Par bride dans le cas où la vanne (A) est une vanne à brides. Dans ce cas, on installe en bout de l’outil un assemblage de raccords du commerce se terminant par une bride du bon diamètre. L’outil est donc adaptable à toutes les situations en cas de différence de diamètre. Une fois l’outil fixé, la vanne (A) est ouverte et l’étanchéité entre (1) et (A) peut être contrôlée. Le presse étoupe (4) permet de régler l’étanchéité au niveau du point de coulissement entre la partie fixe de l’outil et sa partie mobile, le guide (8). Une fois l’étanchéité constatée, l’étape 3 consiste à insérer l’ensemble mobile constitué du joint à compression (2), de l’écrou de serrage (3), du guide (5), de la tige de serrage (6) et du joint (7) qui assure l’étanchéité entre le guide (5) et la tige de serrage (6). L’étape 4 consiste à comprimer le joint (2) par action sur la tige de serrage. La tige de serrage pourra soit être graduée, soit actionnée à l’aide d’un outil dynamométrique, le couple de serrage sera fonction de la pression du réseau et du diamètre de la tuyauterie se situant au niveau du joint à compression (2). Le joint (2) pourra contenir des inserts métalliques saillants non représentés, qui viendront adhérer à la tuyauterie. Ces inserts ont une fonction anti-retour, c’est-à-dire exerçant un effort de retenue venant contrer l’effort exercé par la pression de fluide lorsque le joint est comprimé, en position étanche, et que la décompression a été faite par la valve de décompression (8). Ce système de retenue pourra aussi se traduire par un insert métallique placé en série avec le joint à compression (2) (Voir détail Figure 1). Une fois la compression du joint réalisée, la valve de décompression (8) permet de décompresser l’espace situé entre le joint à compression (2) et le joint (7). Cette valve peut être constituée d’un raccord de type Schrader ou d’un robinet de type porte-manomètre. La décompression étant faite, un manomètre peut être branché à la valve (8) afin que l’absence de pression puisse être constaté. En étape 5, l’outil est désolidarisé de la vanne (A) par déconnexion de la douille (1) de la vanne (A). A partir de cette étape, le dispositif de sécurité de retenue de l’outil pourra être utilisé en fonction des diamètres et pression en jeu. L’étape 6 consiste à désolidariser la vanne (A) du tuyau (B) par dévissage. L’étape 7 consiste à faire coulisser la vanne (A) pour l’extraire. En étape 8, nous sommes en mesure de procéder au montage d’une vanne neuve. L’étape 9 représente le montage de la vanne neuve en la faisant coulisser sur le guide (5) et en la vissant sur le filetage (ou la bride) existant de la tuyauterie. L’outil est fixé sur la vanne neuve en étape 10 en réalisant l’étanchéité par des procédés du commerces (Filasse, téflon ou autres raccords à joints). Une fois l’outil mis en place, le joint à compression (2) peut être décomprimé par action sur la tige de serrage (6), en la vissant jusqu’à rendre « libre de toute contrainte le joint à compression (2). L’ensemble mobile constitué du joint à compression (2), de l’écrou de serrage (3), du guide (5), de la tige de serrage (6) et du joint (7) peut à présent être rétracté par coulissement. Le fluide sous pression vient à nouveau occuper tout l’espace disponible à l’étape 11, y compris dans la vanne et en aval, dans l’outil. La vanne peut être fermée, et le fluide contenu dans la douille d’assemblage (1) peut être décompressé par la valve de décompression (8). L’absence de pression peut être constatée par un manomètre raccordé sur la valve (8), attestant ainsi de la bonne fermeture de la vanne neuve. La situation finale est représentée ci-dessous en étape 12, avec la nouvelle vanne en place, outil démonté. DETAIL DE L’INVENTION L’outil a été représenté à plus grande échelle (Figure 1), et la description détaillée est ci-après : L’outils est constitué de deux grands ensembles : 1 Un ensemble fixe composé des éléments (1), (4) et (8). 2 Un ensemble mobile, pouvant coulisser dans l’ensemble fixe, et constitué : D’un joint à compression (2) qui assure en position comprimée l’obturation de la tuyauterie dans laquelle il se trouve. Ce joint peut contenir des inserts métalliques assurant la sécurité anti-retour dans les phases où le joint (2) est comprimé, assurant ainsi l’obturation hydraulique du tuyau dans lequel il est placé. D’un écrou fixe (3) permettant le mécanisme de compression / décompression lorsque la tige de serrage (6) est dévissée ou vissée. D’un système de type presse étoupe (4) permettant le coulissement de la partie mobile de l’outil tout en préservant l’étanchéité. D’un guide (5) qui permet le coulissement de l’ensemble mobile de l’outil permettant de positionner le joint à compression (2) à l’endroit souhaité pour l’obturation. D’un tige de compression qui permet la compression et décompression du joint(2) D’un joint complémentaire (7) assurant l’étanchéité entre le guide (5) et la tige de serrage (6). D’une valve de décompression (8) permettant de supprimer la pression de fluide dans l’outil lors des phases d’utilisation. Cette valve reçoit aussi le manomètre de contrôle. La valve pourra être doublée afin de disposer d’un manomètre de contrôle raccordé en permanence. En variante, un insert anti-retour (9) est positionné en prolongement du joint à compression (2). Cet insert, constitué d’un dispositif élastique et/ou cônique se dilate en position serrée, les crochets anti-retour viennent alors collaborer avec la tuyauterie et assurer la sécurité anti-retour. Le système de compression / décompression du joint (2) pourra être pneumatique, et non mécanique. Les documents suivants font état d’invention dont le but consiste aussi à remplacer une vanne en charge et sont donc considérés comme pertinents. Tous sont expirés et ne présentent pas le caractère universel de l’invention proposée. Un tableau 1 ci-après récapitule les différences entre les procédés énumérés ci-dessous et la présente invention. US 1 996 345 A – EXPIRE MUELLER Franck H 2 avril 1935 (1935-04-02) “Method OF and apparatus for drilling and flugging mains and pipes and inserting and removing such plugs” Lien de consultation du document intégral : https://patents.google.com/patent/US1996345A/en?oq=US+1996345+ Restriction par rapport à l’outil présenté dans la présente demande de brevet : Permet le remplacement de vanne sur le principe d’un insert fileté par taraudage du tube. Ce procédé est donc réservé aux seules canalisations acier dont les propriétés autorisant le filetage. US 2 176 260 A – EXPIRE Johnson MELVIN F 17 octobre 1939 (1939-10-17) «Expansion plug » Lien de consultation du document intégral : https://patents.google.com/patent/US2176260A/en?oq=US+2176260+ Restriction par rapport à l’outil présenté dans la présente demande de brevet : Ce procédé permet le remplacement de vannes fixées à une connexion principale par collier. Ce procédé est réservé aux vannes sur réseau d’adduction d’eau assemblées sur la canalisation principale par collier. US 2 829 429 A – EXPIRE MUELLER FRANCK H et AL 8 avril 1958 (1958-04-08) “Tool for pluging high pressure pipes” Lien de consultation du document intégral : https://patents.google.com/patent/US2829429A/en?oq=US+2829429+ Restriction par rapport à l’outil présenté dans la présente demande de brevet : Permet le remplacement de vanne sur le principe d’un insert fileté par taraudage du tube. Ce procédé est donc réservé aux seules canalisations acier dont les propriétés autorisant le filetage. FR 2 868 501 - Déposé BOPI 05/40 - Radié BOPI 2010-51 LEDENT Christophe et VISTICOT Pierre 30/03/2004 (2004-03-30) Procédé de remplacement de la connexion entre une conduite secondaire et une canalisation principale. Moyens pour la mise en œuvre du procédé. https://bases-brevets.inpi.fr/fr/document/FR2868501.html?s=1572712986941&p=5&cHash=6d1969c0a837f445515865b0eac74e99 Lien de consultation du document intégral : Restriction par rapport à l’outil présenté dans la présente demande de brevet : Ce procédé permet le remplacement de vannes fixées à une connexion principale par collier. Ce procédé est réservé aux vannes sur réseau d’adduction d’eau assemblées sur la canalisation principale par collier. Le principe repose sur la mise en place d’un insert fileté, ce qui limite ce procédé aux canalisations de qualité autorisant le filetage. SOCIETE PRESTO FUITES La société Presto Fuite commercialise des obturateurs hydrauliques destinés à obturer des canalisations en vue de réaliser une épreuve hydraulique. Il s’agit d’obturateurs à insérer lorsque la canalisation est vide de fluide, et de la remplir de fluide lorsque le (ou les) obturateurs sont mis en place. Ces obturateurs ne traitent en aucune façon le remplacement de vannes. Lien de consultation du site Presto Fuites : http://www.prestofuites.fr/nos-activites/obturateurs-pour-tubes-d-echangeurs/ SYNTHESE DE LA RECHERCHE D’ANTERIORITE Le tableau ci-dessous compile les procédés ayant fait l’objet des brevets énoncés précédemment et permet de faire une comparaison des procédés existants par rapport à l’invention proposée dans la présente demande. Ce tableau met en avant les principales différences qui allouent à l’invention proposée des améliorations sensibles par rapport aux procédés existants. N° BREVET DATE RESUME DU PROCEDE RESTRICTIONS POSSIBILITE DE REMPLACER UNE VANNE INSTALLEE EN LIGNE NATURES DES CANALISATIONS ACCEPTANT CE PROCEDE NATURE DES FLUIDES PERMETTANT L’UTILISATION DU PROCEDE LA MISE EN PLACE DU PROCEDE ALTERE-T-ELLE LA TUYAUTERIE US 1 996 345 A 02/04/1935 Outils d’obturation par insert fileté Remplacement de vanne assemblées au collecteur principal par collier. La vanne à remplacer doit se trouver à proximité du collecteur. Le diamètre de raccordement entre la conduite principale et la conduite secondaire doit être le même. NON Acier filetable Liquide OUI US 2 176 260 A 17/10/1939 Outils d’obturation hydraulique par joint au niveau du collecteur principal La vanne à remplacer doit se trouver à proximité du collecteur. Le diamètre de raccordement entre la conduite principale et la conduite secondaire doit être le même. NON Acier Liquide NON US 2 828 429 A 08/04/1958 Outils d’obturation par insert fileté La vanne à remplacer doit se trouver à proximité du collecteur. Le diamètre de raccordement entre la conduite principale et la conduite secondaire doit être le même. NON Acier filetable Liquide OUI FR 2 868 501 30/04/2004 Outils d’obturation par insert fileté. Remplacement de vanne assemblées au collecteur principal par collier. La vanne à remplacer doit se trouver à proximité du collecteur. Le diamètre de raccordement entre la conduite principale et la conduite secondaire doit être le même. NON Acier filetable Liquide OUI INVENTION PPROPOSEE Date de dépôt de la demande BRV000040067 Outils d’obturation hydraulique par joint. Sans restriction. Pas d’incidence en cas de diamètre différent entre la connexion au collecteur principal et celui de la canalisation secondaire. OUI Tous type de canalisations (Acier, Inox, PE, PVC, Cuivre, Multicouche … etc) Liquide, gazeux NON AMELIORATIONS APPORTEES PAR L’INVENTION L’invention proposée offre de multiples améliorations sensibles par rapports aux procédés à priori similaires., et sont résumées ci-après : 1) Le procédé permet le remplacement de la vanne, que cette dernière soit située proche du collecteur principal, ou bien en ligne. 2) La possibilité de remplacer des vannes positionnées « en ligne » procure des avantages importants en supprimant des opérations complémentaires de vidange de réseau, des frais de mise en destruction de fluides, des frais de reconditionnement des réseaux après intervention. 3) Le procédé ne dépend pas du type l’assemblage réalisé entre canalisation principale et canalisation secondaire (Soudé, fileté, par collier, serti, collé). 4) Le procédé peut être utilisé sur tous types de canalisations. 5) Le procédé permet des interventions sur des réseaux de fluides liquide et gazeux. 6) Le procédé ne dégrade pas les réseaux existants. 7) La taille de l’outil est réduite et ne nécessite pas de fabrication « lourde ». Le procédé exposé dans le présent document revêt un caractère universel. US 1 996 345 A US 2 176 260 A US 2 829 429 A FR 2 868 501 Procédé de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge, en circulation, ou non, et en exploitation ou non, caractérisé en ce que : a On fixe un outil, décrit en figure 1, sur l’extrémité libre de la vanne. b On ouvre la vanne, et on insère la partie mobile de l’outil jusqu’à l’endroit où l’on souhaite réaliser l’obturation pour stopper le fluide sous pression. c On comprime le joint (2), réalisant ainsi l’obturation hydraulique. La bonne réalisation de l’obturation peut être constatée par un manomètre connecté à la valve (8). d On démonte la partie fixe de l’outil de la vanne, en laissant la partie mobile en place et faisant office d’obturateur. e Un système assure la sécurité anti-retour de sorte que la partie mobile ne puisse pas être éjectée de sa position par le fluide sous pression. f On démonte la vanne et on la remplace par une neuve. g On fixe la partie fixe de l’outil afin de désengager la partie mobile, et refermer la vanne neuve. h- La vanne neuve étant fermée, on démonte l’outil, et l’opération de remplacement est terminée, sans avoir vidangé le réseau contenant le fluide sous pression. Moyens pour de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge caractérisés par: a Une douille d’assemblage (1), filetée à son extrémité libre de manière à pourvoir adapter sa fixation aux différents modes d’assemblage des vannes à remplacer. b Un joint à compression (2) qui assure en position comprimée l’obturation de la tuyauterie dans laquelle il se trouve. c Un écrou fixe (3) permettant le mécanisme de compression / décompression lorsque la tige de serrage (6) est dévissée ou vissée. d Un système de type presse étoupe (4) permettant le coulissement de la partie mobile de l’outil tout en préservant l’étanchéité. e Un guide (6) qui permet le coulissement de l’ensemble mobile de l’outil permettant de positionner le joint à compression (2) à l’endroit souhaité pour l’obturation. f Un joint complémentaire (7) assurant l’étanchéité entre le guide (5) et la tige de serrage (6). g Une valve de décompression (8) permettant de supprimer la pression de fluide dans l’outil lors des phases d’utilisation. Cette valve reçoit aussi le manomètre de contrôle. La valve pourra être doublée, une permettant la décompression, et l’autre permettant de raccorder un manomètre de contrôle permanent. Moyens pour de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge selon revendication 2 caractérisés par un ensemble mobile constitué d’un joint à compression (2), d’un écrou fixe (3), d’un guide (5), d’une tige de serrage (6) et d’un joint (7) qui viennent obturer le tuyau contenant le fluide en charge par le positionnement en translation du joint à compression (2) et de sa compression via la tige de serrage afin d’assurer une obturation étanche du tuyau souhaité. Moyens pour de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge selon revendications 2 et 3 caractérisés par la présence d’un système de type presse-étoupe assurant l’étanchéité entre la partie mobile de l’outil et sa partie fixe. En conséquence, ce système offre une possibilité de réglage de l’étanchéité en fonction de la pression du fluide dans la tuyauterie. Moyens pour de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge selon revendication 2 caractérisés par la présence d’une (ou deux) valve(s) servant à la décompression et au contrôle de la pression présente dans l’outil. Cette valve peut se traduire sous forme d’un raccord type « Schrader » ou d’un robinet à pointeau. Moyens pour de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge selon revendication 3 caractérisés par la présence d’un joint (7) assurant l’étanchéité entre le guide (5) et la tige de serrage (6). La compression de ce joint (7) intervient parallèlement à celle du joint à compression (2). Moyens pour de remplacement d’une vanne à boisseau (Filetée, taraudée ou à brides) installée sur un tuyau contenant un fluide en charge selon revendications 2 et 3 caractérisés par la présence d’un insert anti-retour (9) assurant la sécurité anti-retour de la partie mobile lorsque cette dernière est engagée, que le joint à compression (2) est actionné, ceci lors des séquences du procédé où la partie fixe de l’outils est démontée. La fonction anti-retour pourra également être assurée par des inserts incrustés dans la masse du joint à compression (2).