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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements apportés aux obturateurs pour pipe-lines."
La présente invention est relative aux obturateurs ou bouchons pour pipe-lines, appelés à être insérés dans un découpage circulaire transversal d'un tuyau et pouvant être étendus dans le sens radial, pour arrêter le courant de fluide à travers le pipe-line ;
elle se rapporte égaiement à un procédé relatif à l'utilisation de tels bouchons lorsqu'on court-circuite un tronçon de conduite à remplacer ou à réparer, sans interrompre le service,
Les obturateurs pour pipe-lines, connus à ce jour, qui présentent un manchon extensible et contractable à fente longitudinale, comprennent des moyens pour contracter desmodro- miquement et pour 'étendre, également de façon desmodromique
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l'obturateur lorsque celui-ci 'est employé conjointement avec les machines dénommées dans ce domaine "machines à obturer",
Ces obturateurs connus pour pipe-lines se sont avérés tout à fait satisfaisants en ce qui concerne le mécanisme pour étendre et contracter les obturateurs d'une manière desmodromique ;
ils présentaient cependant des inconvénients à l'usage, en ce' sens que leurs surfaces d'obturation étaient endommagées par le bord du découpage de l'ouverture pratiquée dans la conduite, détérioration qui se produisait lors de l'insertion de l'obtu- rateur dans l'ouverture précitée ou de son enlèvement hors de , celle-ci.
Dans les pipe-lines de grand diamètre, où les pres- sions de fluide rencontrées peuvent être de l'ordre de 300 à
1000 p.s.i, (21,09à 70,30 kg/cm), ces obturateurs fendus , dans le sens longitudinal peuvent être employés pour isoler un tronçon de pipe-line qui doit être réparé ou remplacé.
Une fois les obturateurs mis en place dans le pipe-line, il est courant, lorsqu'on applique ces obturateurs à l'aide de "machines à obturer", de dévier le fluide à travers l'obturateur d'amont, vers les "machines à obturer", ainsi qu'à travers'la conduite de dérivation prévue entre ces machines, le fluide s'écoulant hors de l'obturateur d'aval. Toutefois, comme les systèmes obturateurs doivent être insérés dans des pipe-lines dans lesquels le fluide circule à grande vitesse et sous haute pression, ces systèmes sont susceptibles d'être pressés contre les bords du découpage ou de l'ouverture transversale du pipe- line, sur leur coté d'aval.
Ces obturateurs étant pourvus d'une gaine flexible en une matière de garniture, destinée à assurer le joint étanche, cette dernière se détériore souvent, soit
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pendant l'insertion dans le pipe-line, soit lors de l'enlève- ment hors de celui-ci. Ceci exige soit le remplacement de l'obturateur, soit une réparation de celui-ci, laquelle consiste à appliquer une nouvelle gaine, le coût de la réparation ou du remplacement étant élevé dans les deux cas. De plus. les gaines flexibles.en matière de garniture, de ces obturateurs, se dété- riorent en cours d'insertion, sans que l'opérateur ait connais- sance de la détérioration ou du fait que les gaines n'assurent pas une étanchéité parfaite.
Ainsi, une situation comportant un danger potentiel se présente en cours d'opération, lorsqu' on procède à une réparation ou à un remplacement proprement dit d'un tronçon du pipe-line.
La présente invention vise à établir un obturateur de pipe-line qui atténue tout au moins les inconvénients ci-dessus.
Elle vise également à établir un procédé perfectionné pour court- circuiter un tronçon de pipe-line à remplacer ou à réparer, sans une interruption du service, ce procédé utilisant les obturateurs perfectionnés suivant la présente invention.
Suivant une particularité de la présente invention, il est prévu un obturateur de pipe-line, conçu en vue d'être inséré dans une ouverture transversale d'un pipe-line, cet obturateur comprenant un manchon extensible et contractable, fendu dans le sens longitudinal et appelé à se déplacer en vue d'être mis en et hors contact, à joint étanche, avec les bords de l'ouverture précitée, la périphérie extérieure du manchon susdit étant recouverte au moins partiellement d'une gaine d'étanchéité flexible et étant pourvue d'un système de pro- tection destiné à protéger la gaine ci-dessus contre l'action desdits bords lorsque au cours de l'opération, le manchon sus- dit est inséré dans cette ouverture ou retiré de celle-ci.
Le système protecteur précité peut comprendre au moins une bande d'usure fixée à lapériphérie extérieure pré-
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citée, bande qui présente une épaisseur sensiblement égalelà l'épaisseur de la gaine ci-dessus.
Le manchon susdit est de préférence un manchon métal- lique, de forme cylindrique, la ou les bandes d'usure étant constituées en acier et étant soudées au manchon susdit.
Une bande d'usure est de préférence disposée à proxi- mité de chaque bord longitudinal du manchon fendu précité,,et @ est sensiblement parallèle à ce bord.
Ladite gaine couvre avantageusement au moins la moitié de la périphérie extérieure susdite, mais moins de la totalité de cette périphérie.
Chaque bande d'usure peut être espacée dans le sens périphérique par rapport au bord longitudinal correspondant de' la gaine ci-dessus.
L'angle occupé par la gaine susnommée sur la périphé- rie extérieure précitée peut être de 2100 environ. Les borda de la gainé ci-dessus peuvent être uniformément espacés par rapport aux bords dudit manchon et aux bandes d'usure susdites,'
Suivant une autre particularité de la présente inven= tion, il est prévu un procédé pour court-circuiter un tronçon d'un. pipe-line destiné à transporter un fluide, en vue de rempla- cer ou de réparer le tronçon précité, sans interrompre le flux du fluide ci-dessus, ce procédé comprenant les dispositions qui consistent :
fixer des machines à obturer en amont et en aval du tronçon susdit, machines dans lesquelles est incorpo- @ ré un système de déviation, la conduite de déviation reliant 1' un à l'autre les systèmes de déviation précités ; à insérer dans le pipe-line un obturateur de pipe-line spécifié ci-dessus, à l'extrémité d'aval dudit tronçon, de façon que la fente du man-
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chon susdit soit tournée vers l'aval, le manchon étant à l'état contracté, de telle manière que l'obturateur ci-dessus soit en communication avec la machine à obturer d'aval et détermine une interruption partielle du flux à travers le tronçon susnommé ;
à insérer dans le pipe-line un autre obturateur de pipe-line,à l'extrémité d'amont du tronçon précité, la fente dudit manchon étant tournée vers l'amont et le manchon étant à l'état contracté, de telle manière que l'autre obturateur susdit soit en communication avec la machine à obturer d'amont ; à produire ensuite l'extension des deux obturateurs susdits, de façon qu'ils entrent en contact à joint étanche avec les ouvertures transversales respectives prévues dans le pipe-line précité, afin d'arrêter complètement le passage du fluide vers le tronçon susnommé et d'amener ce fluide à s'écouler à travers la conduite de déviation ci- dessus, de manière à court-circuiter le tronçon susdit.
La présente invention sera décrite ci-après, à simple titre dtexemple, en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels :
La Fig, 1 est une vue perspective d'un obturateur de pipe-line suivant la présente invention.
La Fig. 2 est une vue en plan de dessus de l'obtura- teur de la Fig. l, cette vue montrant également la position occupée par l'obturateur dans un pipe-line, ce dernier étant représenté en lignes de chaînette.
La Fig. 3 est une vue en élévation latérale, partie en coupe longitudinale, de l'obturateur représenté dans la Fig. 1 ; et
La Fig, 4 est une vue schématique, partie en,éléva- tion et partie en coupe, qui représente l'appareil pour la mise
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en oeuvre du procédé suivant la présente invention,
Dans les dessins annexés, où les mêmes lettresou chiffres de référence désignent des organes similaires, l'obtura- teur de pipe-line suivant la présente invention est désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 10. Dans la Fig. 2, à laquelle on se reportera ci-après, l'obturateur de pipe-line 10 est représenté dans la position qu'il occupe dans une ouverture transversale ou un découpage d'une conduite P, représentée en traits mixtes.
La conformation particulière de la conduite à l'endroit de ce découpage est bien connue dans le domaine consi- ' déré et ne fait pas partie de la présente invention.
L'obturateur de pipe-line 10 comprend un manchon fen- du, extensible et contractable 12, de forme cylindrique, qui présente une fente longitudinale 14, le manchon 12 étant établi en un matériau métallique quelque peu élastique, de la tôle par exemple, etc. A l'intérieur du manchon 12 sont fixées une série de nervures 18 espacées dans le sens périphérique et orien- tées vers l'intérieur (Fig. 3). Les nervures 18 présentent une forme plus ou moins triangulaire comportant des bords inté- rieurs opposés 20 et 22 qui convergent vers l'intérieur et se terminent à leurs extrémités les plus.internes par un.bord longitudinal plane 24.
Dans l'axe du manchon 12 est située une vis de vérin 30 pourvue de deux séries de filets 32 et 34 de sens opposés.
Un collier inférieur 36 est vissé sur l'extrémité inférieure 34 de la vis de vérin 30, tandis qu'un collier supérieur 38 est vissé sur l'extrémité filetée supérieure 32 de la vis de vérin 30. Un coin expanseur 40 est fixé rigidement au collier infé- rieur 36 par soudage, etc., tandis qu'un second coin extenseur 46 est fixé de la même manière au collier supérieur 38. Les
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coins 40 et 46 présentent des surfaces tronconiques opposées, destinées à entrer en contact respectivement avec les bords 20 et 22 des nervures 18 Ainsi qu'on le voit, la rotation de la vis de vérin 30 dans l'un ou dans l'autre sens aura pour effet de rapprocher et d'éloigner les coins 40 et 46 l'un de l'autre.
Lorsque la vis de vérin 30 tourne dans un sens tel qu'elle amène les coins 40 et 46 à se mouvoir l'un vers l'autre, les surfaces extérieures de ces coins coopèrent avec les sur- faces 20 et 22 des vannes 18, de manière à étendre le manchon 12.
Pour permettre la compression du manchon 12, chacune des nervures 18 est pourvue à ses extrémités supérieure et inférieure, de doigts opposés 52 et 62 qui convergent vers l'in- térieur et qui sont portés par des goujons vissés aux nervures 18, Les doigts 52 et 62 coopèrent avec des surfaces intérieures complémentaires des coins respectifs 40 et 46.
L'extrémité supérieure de la vis de vérin 30 présente une partie extrême noncirculaire 94, appelée à coopérer avec une extrémité non circulaire d'une tige de commande (non repré- sentée) d'une machine d'obturation 100. D'autre part, l'extré- mité supérieure 76 du collier 38 est pourvue de filets destinés à recevoir la bride d'un outil de manipulation (non représenté) qui fait également partie de la machine à obturer 100. La machine à obturer 100 ne fait pas partie de la présente invention, mais le brevet pris aux Etats-Unis d'Amérique sous le No. 2.655.339, Par exemple, décrit une machine à obturer courante 100.
Ainsi qu'on le voit clairement dans la Fig. 2, la surface extérieure du manchon 12 est pourvue d'une gaine flexi-
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ble 16 établie en caoutchouc ou une autre matière'de garnitu- re appropriée, susceptible d'entrer en contact avec les bords du découpage de la conduite P, de manière à former un joint étanche avec ces bords.
La gaine flexible 16 ne s'étend pas sur toute la circonférence de la surface extérieure, de façon que ses bords longitudinaux coïncidant avec les bords longitu- dinaux du manchon 12; au contraire, la gaine 16 s'étend seule- ment de façon symétrique sur la circonférence du manchon 12 et s'arrête à une faible distance des bords longitudinaux 17,19, qui limitent la fente 14. Les bords 23,25 de la gaine 16 sont séparés de la même distance des bords 17,19.
De plus, la gaine extérieure flexible 16 en matière de garniture s'étend sur plus de la moitié de la dimension périphérique du manchon 12, et l'on a constaté qu'il était préférable que cette gaine 16 s'étende sur environ 210 degrés de la circonférence autour du manchon, pour se terminer par les bords longitudinaux 23 et 25,espaés respectivement par rapport aux bords 17 et 19. Sur la surface extérieure da chacune des parties extérieures 27 et 29 du manchon 12, au-delà des extrémités 23 et 25 de la gaine flexible 16 en matière de garniture, est prévue une bande d'usu- re métallique 31.
Les bandes d'usure 31 s'étendent, ainsi qu'on,le voit dans les Fig, 1, 2 et 3, dans le sens longitudinal du manchon 12 et sont espacées uniformément par rapport aux bords 17 et 19, ainsi que par rapport aux bords 23 et 25 de la gaine 16. De préférence, les bandes d'usure 31, sont constituées en acier et possèdent sensiblement la même épaisseur que la gaine flexible 16. Elles sont fixées au manchon 12 par des points de soudure 33, par exemple.
Dans la Fig. 4, à laquelle on se reportera ci-après,
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on a représenté un système de dérivation courant employé lorsqu'il s'agit de réparer ou de remplacer un tronçon du pipe-line P sans une interruption du service. Plus particu- lièrement, des armatures à bouchon classiques 41 et 42 sont fixées par soudage ou autrement au pipe-line P en amont et en aval du tronçon S à réparer ou à remplacer. On fixe ensuite des machines d'obturation classiques aux armatures à obturateurs 41,42, machines auxquelles sont incorporés des systèmes de dérivation, des fraises à tubes et des obturateurs ainsi que des soupapes appropriées.
Une conduite de dérivation 102 relie une machine à obturer 100 à l'autre machine à obturer 100, tan- dis qu'un tube de purge pourvu d'un purgeur 104, et de soupapes et 106 et 108 de part/d'autre de celui-ci est prévu entre le pipe- line P et la conduite. de dérivation 102.
En appliquant le procédé suivant la présente invention, on insère un obturateur 10 dans l'ouverture transversele d'aval, cet obturateur étant dans la position contractée et sa fente 14 étant tournée dans le sens de l'aval, le sens du flux étant indi- qué par la flèche F. Ceci est également représenté à une échelle plus grande dans la Fig. 2.
On conçoit que le flux du fluide dans la conduite aura une tendance à mouvoir de l'obturateur en direction de l'aval ; toutefois, étant donné que le manchon 12 de l'obturateur est pourvu de bandes d'usure 31, ces dernières prennent appui sur les bords d'aval de l'ouver- ture formée dans la conduite et, par conséquent, le risque de voir la gaine flexible 16 se déchirer et se détacher à ces bords, est notablement réduit, voire éliminé, étant donné qu'elle n'entre pas initialement en contact avec les bords d'avalde l'ouverture. En d'autres termes, ce seront les bandes d'usure 31 qui glisseront sur les bords de l'ouverture de la conduite,
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et non la gaine 16.
D'autre part, et grâce au fait que la fente 14 est tournée vers l'aval, l'ensemble de l'obturatar n'a pas une tendance à s'étendre initialement sous l'effet de la pression du fluide qui pénétrerait dans ce bouchon, de sorte que la gaine 16 ne risque pas d'entrer en contact avec les bords de l'ouverture pendant l'insertion. Le bouchon produit alors un arrêt partiel du flux dans le tronçon devant être enlevé ou réparé.
Ensuite, et avant d' étendre le bouchon d'aval 10, de façon qu'il entre en contact à joint étanche avec les bords de l'ouverture de la conduite, on insère l'obturateur d'amont , 10 dans cette ouverture. Etant donné que l'obturateur 10 a assuré un arrêt au moins partiel du flux du fluide dans le pipe-line, il n'y a pratiquement pas de rieque que la gaine 16 de l'obturateur d'amont 10 se déchire, même si sa fente 14 doit être tournée vers l'amont.
Une fois que les obturateurs d'aval et d'amont 10 ont été insérés dans le pipe-line P, on, les étend tous deux, de manière qu'ils forment des joints étanches avec les ouvertures qui leur sont affectées, cepen- dant que le fluide circulant dans le pipe-line sera dévié, à la suite d'un actionnement approprié des soupapes de la machine à obturer 100, de manière à passer par la fente de l'obturateur d'amont 10, à pénétrer dans la machine à obtu- rer d'amont 100, à traverser la conduite de dérivation 102, à se diriger vers le bas à travers la machine à obturer d'aval 100 et à s'échapper à travers la fente de l'obturateur d'aval 10, pour parvenir dans la partie restante du pipe-line P.
Bien que, dans le procédé décrit ci-dessus, on ait
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indiqué que les obturateurs décrits ci-dessus sont ceux prévus par la présente invention, on conçoit que sil'on insère d'abord l'obturateur d'aval et que l'on protège ainsi sa gaine grâce à la présence de la bande d'usure 31, l'obturateur d'amont 10 peut être pourvu d'une gaine disposée sur toute la périphérie du manchon, étant donné qu'elle ne sera pas exposée à un flux parcourant ce pipe-line et suffisant pour endommager cette gaine.
La raison en est que l'obturateur d'aval, ayant été placé le premier dans le pipe- line, détermine, bien qu'il soit dans son état contracté, une obturation suffisante du pipe-line que pour réduire l'in- tensité du flux dans celui-ci, de sorte que l'obturateur d'amont ne sera pas exposé au flux intense dans la conduite.
Après que la réparation ou le remplacement du tronçon S a été effectué, on contracte et enlève d'abord l'obturateur d'amont 10, après quoi on contracte et enlève l'obturateur d'aval 10. Il va de soi qu'au cours de cette opération, on doit purger la conduite de dérivation ainsi que la partie du pipe-line P, comprise entre les obturateurs, ce qui est effectué en manipulant la soupape 106 ou 108, l'air éventuel- lement présent étant expulsé à travers le purgeur 104.
L'obturateur de pipe-line et le procédé relatif à l'utilisation de celui-ci, tels que décrits ci-dessus et représentés dans les dessins annexés permettent de réduire les inconvénients des dispositifs antérieurs, en ce sens qu'une gaine flexible en une matière de garniture, disposée sur le manchon fendu est moins susceptible d'être endommagée en cours d'emploi, grâce à la présence de bandes d'usure, ce qui améliore les facteurs de sécurité dans des conditions
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