FR2577724A1 - Procede de mise en place pneumatique d'un filin dans un fourreau et dispositif de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LA MISE EN PLACE PNEUMATIQUE, DANS UN FOURREAU 1 DESTINE A RECEVOIR DES CABLES DE TRANSMISSION, D'UN FILIN 4 TIRE PAR UN FURET 3 OU UN ORGANE ANALOGUE. SELON LE PROCEDE DE L'INVENTION, ON INTERCALE, ENTRE UNE SOURCE 2 D'AIR COMPRIME AC ET LE FOURREAU 1, UN REGULATEUR 5 PRESSION-DEBIT DU FLUX D'AIR COMPRIME AC ADMIS DANS LE FOURREAU 1 ET ON AUGMENTE PROGRESSIVEMENT LA PRESSION SELON UNE LOI PRE-ETABLIE DE MANIERE A CE QUE LA VITESSE DE DEPLACEMENT DU FURET 3 SOIT UNIFORME. DANS UNE VARIANTE SUPPLEMENTAIRE, LA REGULATION EST AUTOMATIQUE. APPLICATION NOTAMMENT AUX OPERATIONS DE POSE DE CABLES A FIBRES OPTIQUES.

Description

PROCEDE DE MISE EN PLACE PNEUMATIQUE
D'UN FILIN DANS UN FOURREAU ET
DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne un procédé de mise en place par voie pneumatique d'un filin dans des canalisations ou fourreaux notamment lors de la pose de câbles de transmissions d'informations par conducteurs électriques ou par fibres optiques dans ces fourreaux.

Des réseaux câblés comportant des câbles de ces types sont en général divisés en sections. Le plus souvent la pose ne peut s'effectuer à l'air libre. Il est nécessaire de faire passer les câbles dans des canalisations ou fourreaux qui sont divisés en sections, deux sections successives débouchant dans une chambre de visite accessi ble.

Il n'est naturellement pas possible de faire glisser ces câbles, en les poussant, directement dans une canalisation qui, le plus souvent, présente des coudes pour éviter divers obstacles ou suivre le tracé de voies préétablies. En effet, ces câbles ont typiquement une longueur supérieure à 300 m. Il est nécessaire de les tirer.

Selon une technique de pose couramment mise en oeuvre, il est prévu une première phase consistant en l'introduction d'un dispositif appelé furet à l'une des extrémités d'une canalisation, entraînant un filin suffisamment léger.

L'avance de ce dispositif est obtenue par l'introduction dans la canalisation d'air comprimé. Le dispositif est récupéré, avec le filin qui lui est fixé, à l'autre extrêmité de la canalisation, c'est-à-dire précisément dans une des chambres précitées. Ce filin, dont l'une des extrêmités est disponible au début de la canalisation, est utilisé pour tirer un second filin, de diamètre plus important, qui à son tour est utilisé pour tracter le câble à poser proprement dit.

Il y a donc, en résumé, des opérations d'aiguillage (du furet), de tirage et de guidage.

L'invention concerne la première des opérations précitées, c'est-à-dire l'aiguillage de furet entraînant un filin dans un fourreau.

Les dispositifs courramment utilisés comprennent un compresseur d'air que l'on couple pneumatiquement à l'entrée d'un fourreau après y avoir introduit le furet. Un obturateur adapté permet l'introduction progressive du filin, généralement enroulé sur une bobine débitrice, située à l'extérieur du fourreau, tout en maintenant des conditions d'étanchéité suffisantes pour éviter des pertes de pression.

La surpression qui s'établit dans la portion de fourreau située entre l'arrivée d'air comprimé et le furet, entraîne celuici vers l'extrêmité opposée et par là le filin qui lui est fixé.

L'expérience a montré que ce procédé convenait pour des longueurs d'aiguillage de l'ordre de 300 à 600 m.

Au-dessus, des difficultés de divers ordres aparaissent et dans la pratique, il n'est pas possible d'avoir recours à ce procédé. On constate notamment l'apparition de phénomènes de turbulences le long du fourreau qui peuvent provoquer, outre la non-réussite de l'opération d'aiguillage, la détérioration du filin, voire l'éclatement du fourreau lorsque celuici n'est pas bétonné. Ce dernier phénomène peut d'ailleurs mettre en jeu la sécurité du personnel en charge de la pose des câbles. Il a été constaté des éjections du furet, après éclatement, à plusieurs mètres de hauteur.

Or, lorsqu'on se place dans le cadre d'applications concernant les câbles de transmission à fibres optiques, par exemple, le besoin se fait sentir de poser des sections ininterrompues beaucoup plus importantes que les longueurs précitées.

L'invention vise à satisfaire ces besoins en palliant les inconvénients de l'Art Connu.

L'invention a donc pour objet un procédé de mise en place pneumatique dans un fourreau d'un filin tracté par des moyens mobiles se déplaçant le lont dudit fourreau, le procédé comprenant la mise sous pression à l'aide d'une source de gaz comprimé, d'une région du fourreau située en amont des moyens mobiles entraînant le déplacement, par poussée pneumatique, desdits moyens mobiles le long du fourreau, caractérisé en ce que ladite pression est augmen tée dans le temps suivant une loi déterminée entre une première valeur, à partir d'un instant initial lorsque les moyens mobiles sont disposés à une première extrêmité du fourreau recevant ledit gaz comprimé, et une seconde valeur, supérieure à la première valeur, lorsque les moyens mobiles atteignent une seconde extrêmité après avoir parcourru le fourreau, de manière à ce que les moyens mobiles se déplacent le long du fourreau, après une période transitoire, à vitesse constante.

L'invention a encore pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à l'aide de la description qui suit et des figures annexées parmi lesquelles:
- les figures 1 et 2 sont des diagrammes illustrant le fonctionnement d'un dispositif selon l'Art Connu;
- la figure 3 illustre schématiquement un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention selon une première variante d'exé caution;
- les figures 4 et 5 sont des diagrammes illustrant le fonctionnement d'un tel dispositif;
- la figure 6 illustre schématiquement un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention selon une deuxième variante d'exé cution.

Il semble tout d'abord utile de rappeler les principaux phénomènes physiques mis en jeu selon le procédé de l'Art Connu.

La figure 1 représente schématiquement une section de fourreau 1 de longueur totale L alimentée par une source 2 dtair comprimée AC.

Dans ce fourreau a été introduit un furet 3 entraînant un filin 4.

Pour des raisons de simplification, le fourreau est supposé être rectiligne et disposé le long dun axe OX, O étant l'abcisse de l'entrée du fourreau. Le furet est à un instant donné t, situé a une distance x de l'origine et à un instant t xAt à une distance x + Ex.

A la source d'air comprimée AC, constituée habituellement par un compresseur, est associé un couple de paramètres pression P1 et volume V1 dont le produit est constant à température constante.

A la section de longueur x du fourreau, en négligeant en première approximation les pertes, est associé le couple de paramètres pression P2 et volume V2, P2 étant la pression instantannée et V2 le volume de la section de fourreau. Ces paramètres évoluent constamment du fait du déplacement du furet. A l'abcisse x + A x est associé le produit (P2 -AP2) (V2 +au2) du fait de l'augmentation V2 du volume de section du fourreau en amont du furet 3 et du fait qu'également, en première approximation et à température constante, la relation : P1 V1 = (P2 +AP2) (V2 +E V2) = CONSTANTE (1) est vérifiée, en valeur algébrique.

La force à exercer sur le furet 3 est supposée égale à F pour la position x et à F + A F pour la position x + A x.

Cette force dépend de plusieurs paramètres, notamment différence de pression entre sections amont et aval du fourreau, frottements du furet sur les parois, résistance à l'avancement de celui-ci (aérodynamisme), poids du filin qui augmente avec l'abscisse x et frottements de ce filin sur les parois du fourreau.

Dans la réalité, les phénomènes mis en jeu sont complexes car il font intervenir une dynamique de mouvement et le comportement de l'ensemble ne peut se résoudre à la relation (1) précitée.

I1 est naturellement aussi nécessaire que la relation:
P1 V1uPL VL (2) soit satisfaite lorsque le furet 3 est à l'extrêmité du fourreau 1, d'abscisse L, ce qui impose de dimensionner la source 2 en conséquence connaissant notamment les dimensions géométriques du fourreau 1 et la pression nécessaire à l'entraînement du furet 3 en fin de parcours.

L'expérience a cependant montré que la relation (2) étant satisfaite, le procédé de l'Art Connu ne pouvait être mis en oeuvre avec succès lorsque la longueur de ce dernier dépasse des valeurs comprises typiquement dans la gamme 300 à 600 m, la longueur exacte dépendant naturellement de nombreux paramètres tels que configuration du tracé (coudes, etc...), diamètre du fourreau, etc...

Au-dessus de cette gamme de longueurs, l'aiguillage devient pratiquement impossible à réaliser et on constate de nombreux incidents : filins cassés ou même éclatement du fourreau 1. Ceci est dû à l'apparition d'ondes stationnaires de pression le long du fourreau, de façon analogue à ce qui se passe dans un tuyau d'orgue.

La courbe de la figure 2 illustre ce phénomène. -
L'axe vertical est gradué en pressions et l'axe horizontal OX représente l'abscisse, c'est-à-dire la position x du furet 3 à un instant donné t.

Contrairement à ce que pourrait laisser supposer la relation (1), la pression régnant dans la portion de fourreau de longueur x n'est pas homogène. La figure 2 est une illustration à l'instant t précité, de variations possibles de pression le long de cette portion de fourreau. La pression P1 est la pression de l'air comprimé fourni par la source 2, par rapport à la pression atmosphérique; la pression Px, la pression régnant dans une région immédiatement en amont de l'abscisse x par rapport à la pression atmosphérique et P la pression
a atmosphérique. On suppose en première approximation que la section aval du fourreau est ouverte en son extrêmité et que la pression qui y règne est peu différente de la pression Px.

La courbe de la figure 2 laisse apparaître notamment des régions, I et II, pour lesquelles la pression est inférieure à la pression en aval du furet 3 soit a et d'autres, III et Iv, pour lesquelles la pression est plus importante que la pression P1.

L'expérience vérifie ces faits. Ces phénomènes existent quelle que soit la longueur du fourreau mais deviennent prohibitifs lorsque l'on atteint ou dépasse la gamme de la longueur qui a été rappelée.

Dans les premières régions, la dépression peut être telle que le furet 3, non seulement n'avance plus mais peut même reculer. Pour sa part, le filin 4 peut continuer à avancer, par inertie ou par poussée dûe à une surpression en amont. Cela se traduit par un phénomène de bourrage qui peut bloquer définitivement l'avance de ensemble furet 3 - filin 4.

A ce stade, il convient de noter, que contrairement à ce qui semblerait naturel, il n'est pas approprié d'utiliser un filin élastique du plus faible poids possible mais au contraire un filin en matériau présentant une raideur suffisante et non élastique, ce, pour éviter le plus possible les phénomènes de bourrage. Cela se traduit inévitablement par une augmentation du poids du filin entraîné.

A titre d'exemple, un filin en acier de diamètre typique égal à 2,5 mm pèse 100 kg pour une longueur égale à 1500 m.

Cette exigence est de nature à augmenter les difficultés rencontrées avec les procédés de l'Art Connu.

Le phénomène inverse de sur-pression entraîne, soit des accélérations brutales du furet 3, qui peuvent se traduire soit par une cassure du filin, soit, ce qui est plus grave encore, par un éclatement du foureau.

Le procédé de l'invention permet d'éviter ces inconvénients et surtout autorise un aiguillage pneumatique du furet sur des longueurs beaucoup plus importantes que l'Art Connu autorise, typiquement des longueurs de 1500 à 2500 m.

Selon la caractéristique la plus importante du procédé selon l'invention, le flux pneumatique est ajusté à l'entrée du fourreau de manière à obtenir une vitesse constante de la progression du furet 3 dans le fourreau, après une période transitoire pendant laquelle le furet 3 passe dune vitesse nulle à cette vitesse constante.

Pour ce faire, il est intercalé entre la source pneumatique 2 et le fourreau 1 un régulateur pression-débit équipé d'un manomètre.

La figure 3 illustre un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention.

Comme dans l'Art Connu, il est utilisé une source d'air comprimé 2 associée au produit P1 V1, ce produit étant constant.

On utilisera de façon pratique un compresseur fournissant typiquement une pression P1 de 7 bars (7.1ou Pa) dont le réservoir est doté d'un volume compris, selon les modèle et selon l'application envisagée, dans la gamme 21 à 46 1. Le débit maximum est dans ces conditions est typiquement de 3500 I/minute.

Le fourreau 1, dans un exemple d'application, est constitué par un tuyau en matériau plastique de diamètre interne 80 mm.

Entre 6le compresseur et le fourreau, on dispose un régulateur de débit-pression 5 comportant des moyens de réglages manuels, dans l'exemple de la figure 3, et un manomètre 51.

Ce régulateur permet d'injecter via une conduite 7 et un premier canal 60 d'un obturateur 6, disposé à l'embouchure dù fourreau 1, un flux d'air comprimé dont on peut faire varier la pression et le débit de façon préétablie.

L'obturateur 6 comporte un second canal 61, de diamètre ajusté au diamètre du filin 4 de manière à assumer une étanchéité suffisante pour éviter des pertes de pression excessives.

Le furet 3, de façon classique, comporte un corps 30 auquel est fixé le filin 4 et des jupes d'étanchéité 31.

Selon l'invention, on augmente de façon progressive la pression pneumatique à l'entrée du fourreau 1. La mesure de pression s'effectuant de façon pratique, à l'aide du manomètre 51, il y a lieu de minimiser au maximum la longueur de la conduite 7.

Le diagramme de la figure 4 illustre la variation de la pression au niveau de l'embouchure du fourreau 1 en fonction du temps L.

Au temps t0, origine des temps, la pression initiale P0 doit être suffisante pour vaincre le coefficient de frottement du furet 3 et son poids pour le mettre en mouvement.

Ensuite la pression est augmentée progressivement jusqu'à atteindre une pression PL à l'instant TL, instant pour lequel le furet a parcouru la distance L, longueur du fourreau 1.

Naturellement, il est nécessaire que PL soit inférieur ou au plus égal à Pp.

Comme il a été indiqué le dimensionnement du compresseur 2 doit être prévu en conséquence, ainsi d'ailleurs que la résistance à la pression de la paroi du fourreau 1.

Si l'on se reporte aux exemples numériques précédemment indiqués, le volume du fourreau 1, pour une longueur L de 1500 m est
3 d'environ 7,5 m3. La relation (2) peut donc être vérifiée, même en tenant compte des pertes invitables de pression. Cette distance est parcourue par le furet dans un intervalle de temps TL compris typiquement dans la gamme 3 à 8 min, compte tenu des différents paramètres qui ont été évoqués, frottement du furet, poids, etc...

La fonction exacte reliant la pression au temps, ou à la distance parcourue x ce qui revient au même, peut être dérminée expérimentalement. L'expérience montre qu'il ne s'agit pas d'une fonction du premier degré, le coefficient de proportionalité n'étant pas constant. La courbe A de la figure 4 illustre une variation typique de la pression en fonction du temps. La pression finale est plus forte que celle qui résulterait d'une variation linéaire.

Dans la réalité, l'expérience a montré qu'il était utile, en outre, d'appliquer une surpression momentannée au départ. La courbe B illustre la variation de la pression selon cette variante.

La durée de cette surpression peut être obtenue par l'expérien- ce. Elle correspond à la période transitoire nécessaire à l'acquisition d'une vitesse constante.

Dans les conditions précitées, la surpression a une durée t de
s l'ordre de 10 à 20 secondes.

La pression P0 est de l'ordre de 1 bar (105 Pa), l'amplitude maximale P de la surpression est de l'ordre de 2 à 4 bars (2 à 4 10 5
s
Pa)
Après l'instant ts les courbes A et B sont confondues.

Vu l'ordre de grandeur de la vitesse de défilement et les temps du parcours, on peut se contenter généralement d'un contrôle visuel du défilement du filin. L'opérateur vérifie que le filin se déroule du tambour de stockage 40 à vitesse constante et agit sur les moyens de réglage 50 de manière à augmenter progressivement la pression pour conserver cette vitesse constante de défilement.

L'expérience montre que la montée en pression est proche de celle des courbes représentées sur la figure 4.

L'expérience a permis également de vérifier que le procédé de l'invention permettait, contrairement à l'Art Connu des longueurs d'aiguillage dépassant largement la gamme de 300 à 600 m précédemment discutée, tous autres paramètres étant inchangés. Les perturbations instantannées de la pression sont largement atténuées.

La courbe représentée sur la figure 5 illustre des variations typiques de la pression le long du fourreau 1 en amont du furet 3, ce dernier étant situé à une distance x de l'entrée du fourreau. Ces variations de la pression sont à comparer avec celles de l'Art Connu tel qu'illustré par la figure 2.

La pression P x est la pression atteinte à l'embouchure à l'instant tx pour lequel le furet a atteint l'abscisse x. La pression réelle, immédiatement en amont du furet 3 (abscisse x), est P'x qui peut être légèrement différente compte tenu de phénomènes parasites (discontinuités du parcours par exemple) et du fait que la montée en pression n'est pas parfaitement régulée. Cependant on ne constate plus d'importantes surpressions locales ou au contraire des dépressions.

Pour améliorer le procédé selon l'invention, il est d'ailleurs possible de l'automatiser.

La figure 6 illustre un dispositif permettant la régulation automatique de la pression d'air comprimée AC admis dans le fourreau 1.

Dans une première variante, illustrée sur la figure 6, il suffit de mesurer en permanence la vitesse v de défilement du filin 4 à l'aide de tout capteur 8 approprié: mécanique, optique, magnétique, etc...

Ce capteur transmet à un circuit de traitement de signal 9 un signal représentant la vitesse de défilement. Celuici agit sur le régulateur 5. Le circuit de traitement de débit-pression de signal 9 peut être constitué, de façon avantageuse, par un calculateur numérique à programme enregistré.

Ce dispositif peut, pour certaines applications, ne pas etre entièrement satisfaisant. En effet, par inertie, le filin peut continu er à défiler à une vitesse constante au niveau de l'entrée du fourreau 1 alors que le furet 3 est soumis à des à-coups. I1 est alors nécessaire de mesurer également la tension exercée sur le filin 4.

Cette mesure doit être faite, de préférence, au niveau du furet 3, puisqu'elle doit refléter en dernier lieu les variations de vitesse instantannée du furet 3.

Dans ce cas, le furet 3 doit être muni de moyens transducteurs mesurant la force de traction sur le filin 4 et une liaison de transmission d'informations entre le furet 3 et l'entrée du fourreau 1 doit être prévue. I1 peut être utilisé, par exemple, un filin composite à plusieurs conducteurs électriques véhiculant des signaux électriques de type numérique ou analogique. Le circuit de traitement de signal 9, par exemple un calculateur numérique à programme enregistré, fait la synthèse des données représentant la vitesse du filin et la force de traction du furet 3 sur le filin 4 pour élaborer un signal de commande de régulateur 5 conformément à des instructions de programme pré-enregistrées.

Ce procédé automatique autorise avantageusement, par rapport au procédé purement manuel, une régulation de la pression plus précise qui permet de se rapprocher d'une courbe idéale de variation de pression en fonction de la distance parcourue et naturellement une vitesse de réaction plus rapide en cas de détection d'àcoups dans la progression du furet 3.

L'invention n'est naturellement pas limitée aux seules exemples de réalisations explicitement décrites.

Notamment, la dénomination de filin doit être comprise dans son sens le plus large : fil d'acier, ruban, etc... ; ce dernier pouvant être le câble lui-même dans la mesure où il est suffisamment léger pour être entraîné par le furet. Ce peut être le cas d'un câble téléphonique par exemple. Le furet également doit être compris comme étant tout organe susceptible d'être mis en mouvement dans le fourreau par le flux d'air comprimé et d'entraîner dans sa course un filin. On peut également, le cas échéant, utiliser un autre gaz à la place d'air conprimé.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé de mise en place pneumatique dans un fourreau (1) d'un filin (4) tracté par des moyens mobiles (3) se déplaçant le long dudit fourreau (3), le procédé comprenant la mise sous pression à l'aide d'une source (2) de gaz comprimé, d'une région du fourreau (1) située en amont des moyens mobiles (3) entraînant le déplacement, par poussée pneumatique, desdits moyens mobiles (3) le long du fourreau, caractérisé en ce que ladite pression est augmentée dans le temps suivant une loi déterminée entre une première valeur (P0), à partir d'un instant initial (to) lorsque les moyens mobiles (3) sont disposés à une première extrêmité du fourreau (1) recevant ledit gaz comprimé, et une seconde valeur (P1), supérieure à la première valeur (P0), lorsque les moyens mobiles (3) atteignent une seconde extrêmité après avoir parcourru le fourreau, de manière à ce que les moyens mobiles (3) se déplacent le long du fourreau (1), après une période transitoire (ts), à vitesse constante (v).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première valeur de la pression (P0) est au moins égale à la pression nécessaire pour mettre en mouvement les moyens mobiles (3) tractant ledit filin à partir d'un état immobile.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend la création d'un créneau de pression d'amplitude (Ps) supérieure à ladite pression (P0) nécessaire pour mettre en mouvement les moyens mobiles (3), pendant un intervalle de temps (t0-ts) correspondant à ladite période transitoire et une augmentation progressive après cet intervalle de temps, de la pression jusqu'à ladite seconde valeur

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1à 3, caractérisé en ce que ladite seconde valeur de pression est une pression (P13 d'amplitude au moins égale à celle nécessaire pour établir une force de poussée pneumatique sur les moyens mobiles (3), tractant ledit filin (4), suffisante pour qu'ils franchissent la longueur totale (L) du fourreau (1).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'air comprimé.

6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon Pune quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une source (2) de gaz comprimé, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un obturateur (6) de l'une des extrêmité dudit fourreau (1) comportant un premier canal (61) traversé par ledit filin (4) de dimensions internes ajustées aux dimensions externes de celui-ci, et un second canal (60) d'introduction dans le fourreau (1) du gaz comprimé; et un régulateur (5) à commande (50) ajustable, de la pression et du débit du gaz comprimé fourni par la source (2), ce régulateur étant disposé entre ladite source (2) et le second canal (60) de l'obturateur (6).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la commande ajustable (50) du régulateur (5) est une commande manuelle.

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite commande ajustable - de régulateur (5) est une commande automatique et en ce qu'il comprend en outre un capteur (8) de la vitesse (v) de défilement dudit filin (4) tracté par le furet (3) delivrant un signal électrique représentatif de cette vitesse, des circuits de traitement de signal (9) recevant ce signal électrique et élaborant un signal de commande transmis audit régulateur (5) réglant la pression du gaz comprimé (AC) admis dans le fourreau (l) de manière à maintenir constante la vitesse (v) de défilement dudit filin (4).

9. Dispositif selon la revenication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure des efforts de traction exercés par le furet (3) sur ledit filin (4) transmettant un signal électrique représentatif de ces efforts aux circuits de traitement de signal (9).

10. Dispositif selon les revendications s ou 9 caractérisé en ce que les circuits de traitement de signal (9) comprennent un calcula

teur numérique à programme enregistré.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à l caractérisé en ce que ladite source (2) est un compresseur fournissant de l'air comprime.