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DESCRIPTION Dispositif d'étanchéité pour puits d'eau
La présente invention se rapporte au domaine des puits ou des sources d'eau et en particulier à un dispositif d'étanchéité pour puits ou sources, équipés d'un tuyau interne, par exemple des puits équipés d'un dispositif de distribution uniforme d'afflux.
Ces puits ou sources consistent en général d'un tuyau extérieur introduit dans le puits et comportant à la hauteur de la couche aquifère une partie perforée et d'un tuyau intérieur placé à la hauteur de la couche aquifère à l'intérieur du tuyau extérieur. Une pompe est placée à l'intérieur du tuyau extérieur dans la couche aquifère, généralement au-dessus de la partie perforée de ce tuyau Une garniture d'étanchéité est prévue entre le tuyau extérieur et le tuyau intérieur au-dessus la partie perforée du tuyau extérieur.
La pompe aspire l'eau du tuyau intérieur et l'étanchéité entre les deux tuyaux doit éviter que l'action aspirante de la pompe ne se propage pas en dehors de la zone formée par le tuyau intérieur et la partie perforée du tuyau extérieur
L'étanchéité entre les deux tuyaux est obtenue à ce jour à l'aide d'un joint de bourrage, constitué de joints annulaires en caoutchouc enfermés entre des brides et fixé sur la surface externe du tuyau intérieur, le diamètre extérieur des joints etant légèrement supérieur au diametre interne du tuyau extérieur
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Lorsqu'on introduit le tuyau intérieur dans le tuyau extérieur le joint de bourrage serre et pousse de façon élastique contre la surface interne du tuyau extérieur et produit l'étanchéité voulue.
Ce type de joint est satisfaisante lorsque le tuyau extérieur a une surface interne lisse, comme s'est le cas pour des tuyaux en matière plastique ou en acier inoxydable, mais crée des problèmes pour des tuyaux classiques en acier. En effet les tuyaux en acier sont en général corrodés et/ou couverts de rouille. Lorsqu'on introduit le tuyau intérieur avec son joint dans un tuyau corrodé, ce joint frotte la surface interne rugueuse du tuyau extérieur et une fois sur place n'exerce en général plus l'étanchéité recherchée.
La présente invention propose un nouveau type de joint qui peut être placé sans problèmes dans tout type de tuyau et qui ne peut pas être dégradé par sa mise en place, même lorsqu'il est introduit dans un tuyau couvert de rouille et/ou gravement corrodé.
Suivant l'invention on utilise un joint élastique constitué d'un caoutchouc hydro-expansif placé au moins partiellement dans un évidement réalisé sur la surface externe du tuyau intérieur.
Suivant une forme de mise en application préférentielle de l'invention l'évidement sera réalisé en fixant une pièce sur la surface externe du tuyau intérieur. Avantageusement cette pièce sera un support annulaire, un collier, un manchon ou toute autre moyen adéquat dans laquelle on a réalisé un évidement. De préférence cet évidement sera une rainure annulaire, mais ce n'est pas obligatoire d'avoir un support et/ou rainure sur le contour complet du tuyau.
Suivant une forme de mise en application très avantageuse le tuyau intérieur comporte un support annulaire sur le contour complet du tuyau et l'évidement est une rainure annulaire continue.
Avantageusement la rainure comporte une surface interne irrégulière, par exemple une surface crénelée, ondulée, avec découpures saillantes etc
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Le joint en caoutchouc hydro-expansif est un joint composé de caoutchouc modifié et de composants hydrophiles. En contact avec l'eau, les substances hydrophiles absorbent des molécules d'eau et provoquent ainsi l'expansion du joint. En milieu ambiant sèche le joint relâche l'eau absorbée et reprend sa forme et son volume initial, mais sous eau le joint maintient son état gonflé et pourra donc exercer en continu l'étanchéité recherchée.
Des joints de ce type sont connus et se trouvent dans le commerce spécialisé
Lorsqu'un tel joint est placé dans une rainure sur la surface externe d'un tuyau intérieur, ce tuyau peut être introduit dans le tuyau extérieur sans qu'il y ait contact entre le joint et la surface interne du tuyau extérieur et sans qu'il y ait donc risque d'abîmer le joint. Une fois sous eau le joint commence à gonfler et à former après quelques heures une étanchéité parfaite entre le tuyau intérieur et le tuyau extérieur. Plus la surface de la rainure est importante mieux sera la prise entre cette surface et le joint gonflé et plus courte sera le temps pour obtenir l'étanchéité.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, qui représentent : * la figure 1 une coupe schématique d'une partie d'un puits ; . les figures 2 et 3 des agrandissements de la partie encerclé de la figure l, montrant respectivement le joint à l'état sec lors de sa mise en place et le joint à l'état gontlé
En se référant à la figure l, celle-ci montre un puits 10, comportant un tuyau 1, dont la partie supérieure 12 est pleine et la partie inférieure 13 est perforée, la couche aquifère t t,
une pompe 14 avec sa cotonne 15 que amène t'eau vers la surface La figure montre egalement un dispositif de distribution uniforme de l'afflux d'eau Ce dispositif comporte un tuyau 3, place a l'intérieur du tuyau 1 en dessous de la pompe 14, comportant des perforations différenciées, plus abondantes en bas du tuyau que vers le haut du tuyau Ce dispositif est
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du type décrit en détail dans le brevet beige 902.640 (demande de brevet européenne EP-A-207.042). L'espace entre la paroi 16 du puits
10 et le tuyau 1 est remplie de gravier 17. Une garniture d'étanchéité 20 entre le tuyau 1 et le tuyau 3 veille à ce que l'eau aspiré par la pompe 14 vienne exclusivement de la zone intérieure du tuyau 3.
Cette garniture 20 comporte un joint constitué d'un caoutchouc hydroexpansif qui contient des substances hydrophiles. Un tel produit est par exemple le joint'Adeka'commercialisé par la Société Itec GmbH à Munich.
En se référant maintenant à la figure 2 on distingue le tuyau extérieur 1 et le tuyau intérieur 3, ce dernier comporte un support annulaire 2 solidaire du tuyau 3. Le support 2 possède une rainure annulaire 4, de section rectangulaire et dont la surface est pourvue de découpures saillantes 6 A l'intérieur de la rainure 4 on distingue le joint 5. Le joint 5 est présenté sur la figure 2 dans son état sec et donc non-gonflé. Le joint se trouve dans cet état lors de la mise en place du tuyau intérieur 3 dans le tuyau extérieur 1.
La figure 3 montre les mêmes éléments que la figure 2, mais quelques heures après que la tuyau 3 est introduit dans le tuyau 1 et donc quelques heures après que le joint 5 est placé dans l'eau. Le joint 5 a absorbé des molécules d'eau, qui ont provoquées son expansion. Aussi longtemps que le joint restera sous eau il maintiendra son état gonflé. Comme représenté à la figure 3 le joint en gonflant s'est pressé dans les découpures 6 de la rainure 4 et est maintenu fermement en place.
Vers l'extérieur de la rainure 4 le joint 5 est expandé en direction radiale et pousse en formant un épaississement 7 contre la surface interne du tuyau extérieur 1 La force de poussée du joint contre la surface du tuyau 1 est considérable et réalise une étanchéité parfaite à l'eau, même à des valeurs importantes de la dépression provoquée par la pompe lors de l'extraction de l'eau
L'augmentation de volume du joint peut en fonction du type de matériau choisi varier entre 50 % et 200 % Il va de soi qu'en
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utilisant ce type de joint on peut sans problèmes réaliser une étanchéité int on peut
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entre le support 2 et le tuyau 1 même si l'écart atteint 1 cm.
Il est à noter qu'en utilisant ce type de joint l'étanchéité ne sera obtenu qu'après quelques heures de gonflement. En général on peut affirmer que l'absorption de molécules et donc le gonflement du joint ne sera pas terminé qu'après environ 12 heures.
Il est clair que ce type de joint peut être utilisé avec tout type de tuyauterie ou pièces similaires utilisés dans un puits d'eau où une étanchéité entre deux tuyaux doit être réalisée. Dans le cadre de cette invention toute pièce connectée ou placée sur le tuyau intérieur (tel que manchon, collier, etc...) doit être interprétée comme étant le tuyau même et tombe sous la protection conférée par ce brevet.
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DESCRIPTION Sealing device for water wells
The present invention relates to the field of wells or water sources and in particular to a sealing device for wells or sources, equipped with an internal pipe, for example wells equipped with a device for uniform distribution of influx.
These wells or sources generally consist of an external pipe introduced into the well and comprising at the height of the aquiferous layer a perforated part and of an internal pipe placed at the height of the aquiferous layer inside the external pipe. A pump is placed inside the external pipe in the aquifer layer, generally above the perforated part of this pipe A seal is provided between the external pipe and the internal pipe above the perforated part of the pipe outside.
The pump draws water from the inner pipe and the seal between the two pipes must prevent the suction action of the pump from spreading outside the area formed by the inner pipe and the perforated part of the outer pipe.
The tightness between the two pipes is obtained to date using a packing joint, consisting of annular rubber seals enclosed between flanges and fixed on the external surface of the inner pipe, the outside diameter of the joints being slightly greater than the internal diameter of the outer pipe
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When the inner pipe is inserted into the outer pipe, the packing joint tightens and pushes elastically against the internal surface of the outer pipe and produces the desired seal.
This type of joint is satisfactory when the outer pipe has a smooth internal surface, as is the case for plastic or stainless steel pipes, but creates problems for conventional steel pipes. In fact, steel pipes are generally corroded and / or covered with rust. When the inner pipe with its seal is introduced into a corroded pipe, this seal rubs the rough internal surface of the outside pipe and once on site does not generally exercise the desired tightness.
The present invention proposes a new type of joint which can be placed without problems in any type of pipe and which cannot be degraded by its installation, even when it is introduced into a pipe covered with rust and / or severely corroded. .
According to the invention, an elastic seal is used which consists of a hydro-expansive rubber placed at least partially in a recess made on the external surface of the inner pipe.
According to a preferred embodiment of the invention, the recess will be produced by fixing a part on the external surface of the inner pipe. Advantageously, this part will be an annular support, a collar, a sleeve or any other suitable means in which a recess has been made. Preferably this recess will be an annular groove, but it is not compulsory to have a support and / or groove on the complete contour of the pipe.
According to a very advantageous form of application, the inner pipe has an annular support on the complete contour of the pipe and the recess is a continuous annular groove.
Advantageously, the groove has an irregular internal surface, for example a crenellated, wavy surface, with projecting cutouts, etc.
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The hydro-expansive rubber seal is a seal made of modified rubber and hydrophilic components. In contact with water, hydrophilic substances absorb water molecules and thus cause the expansion of the joint. In a dry ambient environment the seal releases the absorbed water and resumes its shape and its initial volume, but under water the seal maintains its swollen state and can therefore continuously exercise the desired seal.
Seals of this type are known and can be found in the specialist trade.
When such a seal is placed in a groove on the outer surface of an inner pipe, this pipe can be introduced into the outer pipe without contact between the seal and the inner surface of the outer pipe and without there is therefore a risk of damaging the seal. Once under water the joint begins to swell and form after a few hours a perfect seal between the inner pipe and the outer pipe. The larger the surface of the groove, the better the grip between this surface and the swollen joint and the shorter the time will be to obtain the seal.
The invention will be described below in more detail using a non-limiting example with reference to the accompanying drawings, which represent: * Figure 1 a schematic section of part of a well; . Figures 2 and 3 enlargements of the circled part of Figure l, showing respectively the seal in the dry state during its installation and the seal in the gontlé state
Referring to FIG. 1, this shows a well 10, comprising a pipe 1, the upper part 12 of which is full and the lower part 13 is perforated, the aquifer layer t t,
a pump 14 with its cotton 15 which brings water to the surface The figure also shows a device for uniform distribution of the inflow of water This device comprises a pipe 3, placed inside the pipe 1 below the pump 14, with differentiated perforations, more abundant at the bottom of the pipe than at the top of the pipe This device is
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of the type described in detail in beige patent 902,640 (European patent application EP-A-207,042). The space between the wall 16 of the well
10 and the pipe 1 is filled with gravel 17. A seal 20 between the pipe 1 and the pipe 3 ensures that the water sucked by the pump 14 comes exclusively from the interior area of the pipe 3.
This gasket 20 has a seal made of a hydroexpansive rubber which contains hydrophilic substances. Such a product is for example the seal 'Adka' marketed by the company Itec GmbH in Munich.
Referring now to Figure 2 we distinguish the outer pipe 1 and the inner pipe 3, the latter comprises an annular support 2 integral with the pipe 3. The support 2 has an annular groove 4, of rectangular section and whose surface is provided protruding cutouts 6 Inside the groove 4 there is the seal 5. The seal 5 is shown in Figure 2 in its dry state and therefore not swollen. The seal is in this state when the inner pipe 3 is placed in the outer pipe 1.
Figure 3 shows the same elements as Figure 2, but a few hours after the pipe 3 is introduced into the pipe 1 and therefore a few hours after the seal 5 is placed in the water. Seal 5 has absorbed water molecules, which have caused it to expand. As long as the joint remains under water it will maintain its inflated state. As shown in Figure 3 the swelling seal is pressed into the cutouts 6 of the groove 4 and is held firmly in place.
Towards the outside of the groove 4 the seal 5 is expanded in the radial direction and pushes, forming a thickening 7 against the internal surface of the external pipe 1 The pushing force of the seal against the surface of the pipe 1 is considerable and achieves a perfect seal with water, even at high values of the depression caused by the pump during water extraction
Depending on the type of material chosen, the increase in volume of the joint can vary between 50% and 200% It goes without saying that
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using this type of seal it is possible without problems to achieve an internal seal.
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between the support 2 and the pipe 1 even if the gap reaches 1 cm.
It should be noted that using this type of seal will only be obtained after a few hours of swelling. In general it can be said that the absorption of molecules and therefore the swelling of the joint will not be finished until after about 12 hours.
It is clear that this type of joint can be used with any type of piping or similar parts used in a water well where a seal between two pipes must be made. In the context of this invention any piece connected or placed on the inner pipe (such as sleeve, collar, etc.) must be interpreted as being the pipe itself and falls under the protection conferred by this patent.