WO2015086694A1 - Dispositif de traitement d'un corps longiligne - Google Patents

Dispositif de traitement d'un corps longiligne Download PDF

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Publication number
WO2015086694A1
WO2015086694A1 PCT/EP2014/077258 EP2014077258W WO2015086694A1 WO 2015086694 A1 WO2015086694 A1 WO 2015086694A1 EP 2014077258 W EP2014077258 W EP 2014077258W WO 2015086694 A1 WO2015086694 A1 WO 2015086694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elongate body
tool
coil
translation
pipe
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/077258
Other languages
English (en)
Inventor
Stanislas Boulet D'auria
Hacen Slimani
Paul Wiet
Original Assignee
3X Engineering
Total Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3X Engineering, Total Sa filed Critical 3X Engineering
Publication of WO2015086694A1 publication Critical patent/WO2015086694A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/02—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material
    • B29C63/04—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like
    • B29C63/08—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like by winding helically
    • B29C63/10—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like by winding helically around tubular articles

Definitions

  • the present invention relates to a device for treating an elongate body. More particularly, the present invention relates to the repair or local reinforcement of pipelines for transporting water, gas, oil and other fluids, especially underwater. State of the art
  • Subsea or terrestrial pipelines intended for the transport of fluids (such as aqueducts for water and oil pipelines for oil) or gases undergo thermal, physical or chemical aggressions which cause damage. Repairing this damage is expensive.
  • These pipes are generally of substantially circular section.
  • the repair of such a pipe can be done by various techniques such as welding or fixing a cuff and / or the total replacement of a segment.
  • the major disadvantage of the replacement of a pipe section is that they are restrictive to use because they require stopping the flow of the internal effluent such as liquid, gas or other mixtures in the portion of pipe to be repaired.
  • Rehabilitation techniques from the outside of the pipes make it possible to avoid the replacement of the pipe section.
  • An object of the invention is to provide a repair device or local reinforcement of an elongate body, reliable, fast, easy to implement and allowing the winding of a polymerizable prepreg strip around the area to to fix.
  • Another object of the invention is to provide a device for repair or local reinforcement of an elongate body capable of adapting to different diameters and to different shapes of said elongate body.
  • the present invention relates to a device for moving a tool facing an elongate body, which comprises:
  • the tool is driven regularly facing the outer surface of the elongate body and running the entire surface, on at least one segment of the elongate body.
  • the treatment of this segment of the elongated body can thus be complete.
  • the connecting means is configured so that the pitch of the helix is constant regardless of the section of the elongate body. Thanks to these provisions, the device object of the present invention adapts, without modification to the treatment of elongate bodies of any diameter, or even of any shape, for example circular, rectangular, polygonal or elliptical section.
  • the connecting means is configured so that the pitch of the helix is constant regardless of the centering of the displacement device on the elongate body.
  • the device object of the present invention allows the tool to traverse the entire surface of the elongate body, on at least one segment, even if the centering of the device relative to the elongate body is imprecise.
  • the link means comprises:
  • the rotational drive means is manual.
  • the operator can choose the speed of movement of the tool facing the outer surface of the elongate body along the helical path, change the tool or replace consumable parts.
  • it avoids to provide an engine, which simplifies the device and improves its autonomy and reliability.
  • the connecting means comprises means of reversal of direction of translation actuated at the arrival of the tool at the end of longitudinal stroke.
  • the reversing means comprises a double bevel gear, of which a toothed gear, called the input gear, is free in translation to be broken alternately on one or the other of the other gear wheels. translation of the input gear being caused by a longitudinal end stop.
  • the tool is a spool for delivering a web of material, said spool being free to rotate relative to an axis perpendicular to the web of material and the axis of the elongate body.
  • the device allows the repair of the elongate body by removing a band, for example pre-impregnated with a polymerizable material.
  • the device that is the subject of the present invention comprises means for detecting the end of the band on the reel.
  • the device that is the subject of the present invention comprises a plurality of tools, each said tool being rotated by the rotation drive means and translated by the translation drive means.
  • FIG. 1 represents a block diagram of a particular embodiment of the device that is the subject of the present invention
  • FIGS. 2 to 4 show, schematically and in front view, three stages of placing the device in position on an elongate body
  • FIG. 5 is a diagrammatic front view of means for blocking embodiments of the device that is the subject of the present invention
  • FIG. 6 schematically and in front view shows a particular means for translating a tool onto a rotating support
  • FIG. 7 is a diagrammatic representation of translational direction reversal means of embodiments of the device of the present invention.
  • FIG. 8 represents, schematically, a particular embodiment of the device which is the subject of the present invention adapted to laying a strip
  • FIG. 9 and 10 show, schematically, a perspective view, respectively before and after fixation on an elongate body, of a particular embodiment of the device which is the subject of the invention.
  • FIG. 11 represents, schematically, a partial perspective view of a variant of the first embodiment of the device illustrated in FIGS. 9 and 10,
  • FIG. 12 schematically represents a particular means of end-of-band detection on a coil
  • FIG. 13 represents, schematically, a perspective view of a second particular embodiment of the device which is the subject of the invention.
  • FIG. 14 schematically represents a perspective view of a third embodiment of the device that is the subject of the invention.
  • elongated body is meant throughout the description, an object substantially longer than wide such as the pipes for the passage of a fluid but also the pillars.
  • the elongate body may be of symmetrical or non-symmetrical section, cylindrical, round or square shape for example.
  • the elongated body is also called pipe in the following description.
  • a longitudinal axis X parallel to the local main axis of the elongate body to be treated is defined.
  • jaw means a shaped piece adapted to be fixed on the elongated body to a second piece.
  • FIG. 1 shows the functional blocks of a particular embodiment of the device that is the subject of the present invention:
  • a means 21 for locking the device on the pipe a means 21 for locking the device on the pipe, a positioning means 22,
  • a tool guide means 23 a tool 25 moved by the guiding means in rotation about an elongated body 24 and / or in translation along the elongate body 24.
  • FIG. 5 An example of locking means 21 is illustrated with reference to FIG. 5.
  • An example of positioning means 22, preferably on five axes, is briefly described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • An example of tool guide means is illustrated with reference to Figures 2 to 8.
  • a toolholder (not shown) between the guide means 23 and the tool 25.
  • the tool 25 is, for example, consists of a camera or an ultrasound probe, for inspection of the pipeline or the guidance of another tool, a means for removing a repair strip (as explained in the other figures), a pickling means, a cutting means, by example laser or saw, machining means, sanding, shot blasting, surface treatment.
  • the tool can also be a subset allowing other operations such as the supply of sealing material, the surfacing of this material after deposition, the application of the primary cladding, the removal of materials of protection or initial ballast before repair, etc.
  • a tool holder or tool storage box (not shown), preferably at the end of the device object of the present invention.
  • FIG. 2 shows that before fixing and precise positioning of the device on the elongated body 35, two half-rings 31 and 32, the inner surfaces of which are adapted to the section of the elongate body 35, form, between them, an angle substantially straight.
  • the elongate body 35 can therefore be inserted into one of the half-rings 31 and 32.
  • it is the half-crown 31 which is fixed relative to the locking means of the device.
  • the half-crown 32 is folded opposite the half-crown 31 to surround the elongate body 35 by two half-rings positioned symmetrically but without they do not touch each other. At least one centering pin 34 of the half-crown 32 then faces an opening 33 of complementary shape in the half-crown 31.
  • each centering pin is positioned in an opening of complementary shape.
  • the centering pins 34 and their complementary shapes 33 may have very low mechanical tolerances, which ensures a high accuracy of positioning of the half-rings between them. .
  • it avoids a friction on the elongate body 35, friction that could have been detrimental to its surface state, or even apply torsional forces between its two half circumferences taken between half rings 31 and 32 if they had to perform, between them, a rotational movement.
  • These torsion forces would, indeed, have been able to cause temporary deformities detrimental to the treatment to be applied, especially if it is a repair, or even cause cracks, weakness, or even tearing of the wall of the elongate body 35.
  • a ring is thus formed, around the elongate body 35, by the two half crowns 31 and 32.
  • the locking means 21 can take the form of two jaws 41 and 43.
  • the two jaws 41 and 43 are, in the present example, adapted to be fixed on several diameters of pipes.
  • the jaw 43 is extended by supports 46, 48 and 49.
  • the jaw 41 can thus be moved longitudinally, by inserting it into a support chosen from the supports 46, 48 and 49, as a function of the diameter of the jaw. channel 1 00 and, on the other hand, transversely, as can be seen in two extreme positions of this transverse movement, in FIGS. 9 and 10.
  • the two jaws 41 and 43 are fixed around the pipe 100 and are joined together by means of fixing and / or adjustment.
  • the movement of the jaws 41 and 43 is similar to that of a clamp.
  • the jaw 43 is provided with two pads, or pads 44 and 45, forming an angle between them, to accommodate different diameters of elongate body 35.
  • it changes the pads 44 and 45 for more or less thick pads.
  • the jaw 41 is provided with a shoe 47 for protecting the elongate body 35 during tightening.
  • FIG. 6 shows a means 52 for rotating the tool around the elongated body 35, here manual,
  • the linking means comprises:
  • a support 52 or 165 of the tool moved parallel to the axis of the elongate body by the rotation of the worm 55.
  • the toothed wheel 51 is preferably formed of two half-toothed wheels integral with the two half-rings illustrated in FIGS. 2 to 4.
  • the two half-toothed wheels are precisely positioned between them, which prevents teeth are irregular at the connection of the half toothed wheels.
  • a beam 52 carries, in parallel, the worm 55, which extends the movable toothed wheel 53 and two straight straight bars 54.
  • a carriage 1 65 (visible in Figures 9 and 10) forming a support of the tool, is supported on the bars 54 and 155 and has an internal thread in which the worm 55 rotates.
  • the connecting means is configured so that the pitch of the propeller followed by the tool is constant regardless of the section of the elongate body.
  • the connecting means is configured so that the pitch of the propeller followed by the tool is constant regardless of the centering of the displacement device on the elongate body.
  • a guard (not shown) of the stationary gear 51 is added.
  • FIG. 7 shows a means of reversal of direction of translation actuated by the arrival of the tool at the end of the longitudinal stroke.
  • a gear reverses the relationship between rotation and translation.
  • the inverting means comprises a double conical gear, of which a so-called input gear wheel 61 is free in translation to alternately break on one or the other of the other gear wheels 62 and 63
  • the reversing means of rotation illustrated in FIG. 7 is positioned between a toothed wheel 53 and the worm 55.
  • the longitudinal direction of the tool support is thus changed thanks to this means of rotation.
  • reversal located at the head of the worm.
  • the control of the position of the toothed wheel 61 has three positions: forward, neutral and opposite direction,
  • the translation of the input gear 61 between an extreme position, a neutral position and the other extreme position is caused either manually by the operator or by a hydraulic motor, pneumatic or electric, under the control of the operator or the detection of a contact of the tool support with a longitudinal end stop.
  • the worm 64 which drives in translation a support of the tool, thus rotates alternately in one direction and the other.
  • the tool support then always rotates in the same direction around the elongate body, in the driving direction given by the plunger or by a hydraulic or underwater electric motor.
  • the manipulation of the position of the gear wheel 61 can also be done either via a manipulator arm teleoperated from a submarine or by a stop device when the tool reaches the end of the race.
  • a pusher moving the gear wheel 61 can be automated either hydraulically or by an electromagnet.
  • a finger rotates this tool. It is noted that the stops can be moved during the treatment (for example a removal band) to modify the length of pipe treated between two successive passes of the tool.
  • FIG. 8 shows that, in order to maintain the center of gravity of the mobile parts 71, 72 and 74 of the device, a mobile counterweight 73, whose center of gravity is symmetrical with respect to the axis of the device, is preferentially provided.
  • a mobile counterweight 73 whose center of gravity is symmetrical with respect to the axis of the device, is preferentially provided.
  • the tool is a coil 71 of polymerizable pre-impregnated tape bonded to a support 72 attached to the device.
  • the support is configured to move in rotation around the fastening means, and thus around the elongated body 35.
  • the support 72 also drives the coil to wind the polymerizable preimpregnated strip around the area of the surface to be repaired or strengthen.
  • the coil 71 is connected to the support by a connection which allows it to make a longitudinal movement in both directions in a predetermined direction, preferably in a direction parallel to the axis X. The amplitude of this movement is determined by means of the support, for example by the length of the support.
  • the operation of the device is as follows. Once the device is installed on the elongated body 35 at the area to be repaired, the coil 71 is rotated around the surface to wind the polymerizable prepreg around the area to be repaired or reinforced. The rotational movement is accompanied by a movement in translation parallel to a longitudinal axis of the elongated body predetermined in a first direction. Once the first layer of curable polymerizable pre-impregnated strip, the coil is actuated in rotation and in translation in the opposite direction, which makes it possible to wind up in a homogeneous manner, and with a regular winding pitch, a second layer by above the first. Several layers of polymerizable prepreg strip are thus wound on the area to be repaired or reinforced. The device allows a winding of the homogeneous band, that is to say with a tension of wrapping and a regular pitch which makes it possible to restore the mechanical integrity of the altered zone.
  • the path of the spiral automatically sets the axis of the coil supporting the band to be laid perpendicular to the free band between the coil and the pipe. It is preferentially carried out up to 80 passages of the strip on the pipe.
  • the elongate body to repair or reinforce locally is an underwater pipe carrying a fluid.
  • the device 1 10 is suitable for all types of pipes and other types of tubes, such as boat masts or columns of pillars.
  • a portion of a tubular pipe 100 has an altered zone in its integrity, that is to say having a crack, a depression, an erosion or an internal or external corrosion for example.
  • the device 1 10 object of the invention allows the repair or local reinforcement of a damaged area of the surface of a pipe 1 00 by the winding around the area to be repaired of one or more layers of strip pre- impregnated.
  • the device 1 1 0 comprises:
  • the device 1 1 0 allows the movement in rotation and in translation of the coil 135, which causes the winding around the pipe 1 00 of the polymerizable pre-impregnated strip, with a homogeneous tension and an adjustable winding pitch.
  • the coil 135 is removable. It can be replaced by another coil on the support.
  • FIG. 10 represents a particular embodiment of the device 1 10.
  • the device 1 10 is fixed removably on the pipe 100 by a fixing means.
  • This fastening means comprises, in this embodiment, at least two jaws 1 1 2 and 1 1 3.
  • the two jaws January 12 and January 13 are, in this example in no way limiting implementation, adapted to be fixed on several diameters of pipes, as shown in Figure 5.
  • the jaw January 12 is extended by a support along which the jaw January 13 can be moved longitudinally, depending on the diameter of the pipe 100 and, on the other hand, transversely, as can be seen in two extreme positions of this transverse movement, in FIGS. 9 and 10.
  • the two jaws January 12 and January 13 are fixed around the pipe 100 and solidarity with each other through fastening means and / or adjustment.
  • the movement of the jaws January 12 and January 13 is similar to that of a clamp.
  • the two jaws 1 12 and 1 13 are provided with pads or pads to protect the pipe 1 00 during tightening.
  • the device also comprises at least two half-gears 140 and 142 on their circumference, intended to be fixed together around the elongated body 1 00 to drive the worm 156. It is noted that, providing four half toothed wheels, to form two identical and parallel but separate gears on the half gears 140 and 142, improves the holding position of the support structure of the coil 135, with respect to the use of two half gear wheels.
  • the rotational movement of the support structure 125 around the elongate body 100 and the longitudinal displacement of the coil are mechanically dependent so that the pitch between two successive passes of the polymerizable prepreg strip is constant along the elongate body 100 .
  • connection between the rotational movement of the support structure 125 and the longitudinal displacement of the coil 135 comprises a gear including a toothed wheel (represented in FIG. 6 under the reference 51), consisting of two half gears 140 and 142, and the other gear (shown in Figure 6 under the reference 53) is integral with the longitudinal displacement means.
  • the rotation of the support structure 125 sets in motion the gear, the toothed wheel secured to the longitudinal displacement means driving a worm 1 56 moving the coil 135 parallel to the longitudinal axis of the elongated body 1 00.
  • the mechanical connection between the rotational movement of the support structure 125 and the longitudinal displacement of the coil 135 is configured so that the pitch between two successive passages of the strip pre- polymerizable impregnated material is less than the width of the polymerizable prepreg strip.
  • the device also comprises an assembly 1 15 of at least two circular half-guides constituted by the half-toothed wheels 140 and 142 provided with flanks protecting the gearing to which the half-toothed wheels participate, as set out opposite the Figure 6, to guide the rotation of the support structure around the pipe 1 00.
  • a longitudinal support 125 is connected to the fastening means of the device.
  • the longitudinal support 125 is a beam with a rigidity greater than a predetermined value, triangulated by a diagonal bar.
  • Longitudinal bars 155 configured to support a spool 135 are attached to the beam 125 of the support.
  • the beam 125 is fixed to the fastening means of the device 1 1 0 by one of its ends so as to allow the support 125 to move in rotation around the fastening means and therefore around the pipe 100. This fixation is performed in an exemplary embodiment by a vernier caliper system.
  • a gear system cooperating with notches of the half gear wheels 140 and 142 of the fastening means, allows the rotational movement of the support 125 around the fastening means.
  • the pitch between two successive passes of the polymerizable prepreg strip is less than the width of the polymerizable prepreg strip.
  • the setting in motion of the support 125 in rotation simultaneously drives the coil 1 35 in rotation in order to wind the polymerizable preimpregnated strip around the zone of the pipe 100.
  • the beam 125 makes it possible to give the device a great stability, in particular when the coil 135 is in motion.
  • the diagonal bar further strengthens the rigidity of the device.
  • the coil 135 is connected to three substantially parallel bars 1 55 of the support 125 while remaining free in translation relative to these bars 1 55. These bars 155 make it possible to position the coil 1 35 stably in an optimal orientation with respect to the pipe 100, especially at a predetermined distance and angle from the surface of the pipe 100.
  • the coil 135 is connected to the support 125 by a connection which allows it to perform a longitudinal movement in both directions in one direction predetermined. The amplitude of this movement is determined by means of the support, for example here by the length of the bars 155 of the support 125.
  • the coil 135 is connected to a carriage 65 comprising rollers for tensioning the strip and / or for applying the strip on the pipe 100 with a range of predetermined wrapping tensions regardless of the number of winding turns required.
  • a wheel 1 60 is added at the end of the beam 125.
  • This wheel 1 60 rests on the pipe 100 and allows a better stability of the support structure of the coil 1 35 when of its movement in rotation around the pipe 100.
  • a pad (not shown) provided with an anti-friction coating such as, for example, teflon replaces the wheel 1 60 to perform the same stabilizing function and avoids the problems related to a possible seizure of the wheel 1 60.
  • the device 1 1 0 is first brought to the right of the pipe area to be repaired, and fixed on said pipe 100. Once installed on the pipe 100 at the area to be repaired, the coil 135 is rotated around the pipe 1 00 to wind the prepreg strip around the area to be repaired. The rotational movement is accompanied by a movement in translation along a longitudinal axis of the pipe 100 predetermined in a first direction.
  • the coil 135 is actuated in rotation and in translation in the opposite direction. This makes it possible to wind a second layer over the first layer evenly and with a regular winding pitch.
  • the device 1 1 0 performs a winding of the homogeneous strip, that is to say with a tension of wrapping and / or a pressure and a regular pitch which allows, for example, to restore the mechanical integrity of the altered area of the pipeline.
  • the initial tension of the band which is provided by a device such as a reel brake of a cassette tape carrier.
  • the value of the wrapping tension which can vary by a factor of two without influencing the quality of the repair allows a dewatering of the resin and interstitial water and therefore a good application of a band on the pipe 100 or another band. This wrapping tension is the consequence of the initial tension of the band.
  • the method of repairing or locally strengthening an elongate body comprises:
  • an operator fixes the device 1 10 at the area of the pipe 1 00 to be repaired by the fastening means 1 12 and 1 13.
  • the device 1 10 is easily transportable to the place of repair and its weight is suitable for handling by one or more operators or divers in the case of an underwater line 100. It is also suitable for manipulation by a remote controlled automaton.
  • the device is adaptable to several diameters of pipe 100 and to variable sizes of the area to be repaired.
  • the device 1 10 is actuated manually or automatically by the rotational movement of the coil 135 (or 320 or 440, in Figures 1 3 and 14) around the fastening means 1 12 and 1 1 3 and therefore the At the same time the coil is moved in translation in a longitudinal direction in a first direction to wind a first layer of polymerizable prepreg tape around the area to be repaired.
  • the coil 135, 320, 440 is held on the support at a distance and an angle with respect to the predetermined pipe 100 which allows a winding with a wrapping tension and a not regular.
  • the translation path of the coil 1 35, 320, 440 is delimited in both directions by means of the support.
  • the coil 1 35, 320, 440 is actuated in the opposite direction of translation, still rotating around the pipe 1 00, which makes it possible to wind up a second layer of polymerizable prepreg tape. above the first.
  • the tape layers are thus superimposed optimally in terms of wrapping tension and with a regular pitch. Operations require little effort from operators for quality repair. The actions are repeated to wind up as many layers as necessary to allow repair of the damaged area or local reinforcement of the pipeline.
  • the coil 135, 320, 440 is replaced to change, between two successive layers, the characteristics, in particular chemical or mechanical, of the prepreg polymerized strip to be wound.
  • the successive strips may have different constituents (for example, carbon fibers, glass fibers or other constituent), different resins, different weavings, orientations of different fibers or yarns, different widths or thicknesses.
  • the device 1 1 0 is removed from the pipe 1 00, and in a last step, the polymerization of the polymerizable prepreg strip is triggered by means known to those skilled in the art which depend in particular on the type of pre-impregnated polymerizable tape used and conditions of the repair.
  • this polymerization can be triggered by ultraviolet rays or by thermal input.
  • FIG. 12 shows means for detecting that a coil 71 is empty.
  • a blade 204 which is connected to a displacement sensor 203 of the blade 204 or a non-contact system (for example a proximity detector).
  • this sensor 203 is a switch that is closed when no force is exerted on the blade 204 or an optical sensor.
  • the detection of a tape end in the coil 71 blocks the rotation of the tool holder.
  • the senor 203 causes the emission of a signal, for example the ignition of a warning light or a beacon (not shown), or the emission of a haptic signal. as a vibration, so that the operator is immediately informed of the end of the tape.
  • a signal for example the ignition of a warning light or a beacon (not shown), or the emission of a haptic signal. as a vibration, so that the operator is immediately informed of the end of the tape.
  • tape tension management means 205 may be incorporated into the hub of the carrier.
  • the coil 71 For example, this voltage management means 205 is a torque limiter.
  • this voltage management means 205 is a torque limiter.
  • the constant tension of the band promotes the quality of the repair.
  • a magnet is added or a pipe tower is manually made to band and hold this turn during the beginning of the rotation of the tool.
  • the device that is the subject of the present invention is provided with at least one float.
  • each float consists of a foam roll (for example polyurethane, polyethylene or synthetic) cut on demand.
  • a foam roll for example polyurethane, polyethylene or synthetic
  • several floats thus formed are assembled together and then secured to the device to improve its buoyancy.
  • these floats for example arranged along the beam 52, one can easily handle the machine in the water, its apparent weight, adjusted by these floats, becoming zero or low.
  • its floats are given a form the most hydrodynamic possible, adapted to limit the catch current.
  • parachutes air bubbles bagged in a bag, inflated at the request by the diver and attached to the machine to be handled.
  • FIGS 13 and 14 show alternative embodiments.
  • Figure 13 shows schematically an alternative embodiment of the device 1 10 'object of the invention.
  • the fastening means of the device 1 1 0 'to the pipe 100 comprises two sets 300 and 310 of two half-guides formed by a groove, respectively 301 and 31 2, surrounded by flanks, respectively 302 and 31 1, carrying guide bars 315 parallel to the axis of the pipe 100.
  • a coil 320 is carried by a support structure mounted on at least one guide bar 31 5.
  • Figure 14 shows schematically an alternative embodiment of the device 1 10 "object of the invention.
  • the fixing means of the device 1 10 "to the pipe 100 comprises two chains 400, 410 configured to be fixed on either side of the damaged zone of the pipe 100.
  • Each of the chains 400, 410 travels between toothed wheels 41 5, 41 6, 41 7, 420, 421, 422 rotatable on the chain 400, 41 0.
  • each chain 400, 410 carries out a path between three toothed wheels. 415, 416, 417 and 420, 421, 422, respectively.
  • the toothed wheels 416 and 421 are thus driven in rotation on themselves during the rotation of the bar 430, which forms their common axis, around the pipe 100.
  • the support is composed of a longitudinal bar 430, of predetermined length, which is connected at each of its ends with the toothed wheels 415, 41 6, 417, 420, 421, 422.
  • a coil 440 of pre-impregnated tape On the support bar 430 is fixed a coil 440 of pre-impregnated tape. This coil 440 configured to move in translation on the support bar 430, in both directions.
  • the device object of the present invention is simple to implement, this device being easily transportable on the site and easily operable by an operator.
  • the device can be implemented by a controller, in particular remote-controlled type that ensures the repeatability of the process of reinforcement or repair.
  • the device is suitable for the repair or local reinforcement of terrestrial or submarine pipes carrying fluids or gases, for example pipelines.
  • the coil being removable, it can be replaced by another coil as many times as necessary for the repair of the damaged area.
  • the increase in diameter must be taken into account.
  • the advantage of the device of the invention is that it allows a winding of the strip with a tension and a regular step.
  • the pitch and tension of the band adjusted as the winding which allows a durable and durable repair.
  • the winding can be interrupted at any time by the operator.
  • the device of the present invention is integrated with or carried by an underwater vehicle (not shown).
  • this underwater vehicle and the device object of the present invention are remotely controlled.
  • the underwater vehicle object of the present invention comprises communication means and remote actuating means of the device.
  • the underwater vehicle comprises at least one camera and a device for remote transmission of images captured by each camera.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Le dispositif de déplacement d'un outil en regard d'un corps longiligne (35), comporte: - un moyen d'entraînement en rotation de l'outil autour du corps longiligne, - un moyen d'entraînement en translation de l'outil parallèlement à l'axe du corps longiligne et - un moyen de liaison entre les moyens d'entraînement configuré pour faire parcourir à l'outil une hélice en regard de la surface externe du corps longiligne. Dans des modes de réalisation, le moyen de liaison comporte : - une roue dentée (51) fixe par rapport au corps longiligne sur laquelle s'engrène une roue dentée mobile (53) solidaire d'une vis sans fin (55), l'axe de la roue dentée mobile étant entraîné en rotation autour du corps longiligne par le moyen d'entraînement en rotation et - un support de l'outil déplacé parallèlement à l'axe du corps longiligne par la rotation de la vis sans fin.

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'UN CORPS LONGILIGNE
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de traitement d'un corps longiligne. Plus particulièrement, la présente invention concerne la réparation ou le renforcement local de canalisations de transport d'eau, de gaz, de pétrole et d'autres fluides, notamment sous-marines. Etat de l'art
Les canalisations sous-marines ou terrestres destinées au transport de fluides (telles que les aqueducs pour l'eau et les oléoducs pour le pétrole) ou de gaz subissent des agressions thermiques, physiques ou chimiques qui occasionnent des dommages. La réparation de ces dommages est coûteuse. Ces canalisations sont généralement de section sensiblement circulaire.
La réparation d'une telle canalisation peut se faire par différentes techniques telles que la soudure ou la fixation d'une manchette et/ou le remplacement total d'un segment. L'inconvénient majeur du remplacement d'un tronçon de canalisation est qu'elles sont contraignantes à employer car elles nécessitent l'arrêt du flux de l'effluent interne tel que liquide, gaz ou autres mélanges, dans la portion de canalisation à réparer. Les techniques de réhabilitation par l'extérieur des canalisations permettent d'éviter le remplacement du tronçon de canalisation.
On connaît le document FR 2 666 864 et le document EP 0 548 231 , qui décrivent un système de déroulage sur une canalisation d'une bande composée de fibres noyées dans du thermoplastique que l'on fait fondre avant la pose de la bande sur la canalisation. Une telle bande ne peut assurer une bonne étanchéité du fait même de la plasticité de sa matière. De plus, en milieu sous-marin, le chauffage de la bande est particulièrement délicat et irrégulier. Les défauts d'homogénéité de l'élasticité ainsi obtenue augmentent la fragilité de la réparation. L'élasticité de la bande thermoplastique limite l'utilisation de ce système pour la réparation de canalisations sous pression. Enfin, ce document présente l'assemblage de spires successives jointives, qui présentent nécessairement une faiblesse d'étanchéité à leur frontière. Ces documents présentent, en ce qui concerne le montage sur la canalisation, un système formé d'une première partie en forme de fer à cheval qui est posé sur la canalisation et qui porte au moins trois moteurs pour mettre en rotation par rapport à l'axe de la canalisation, en son intérieur, une deuxième partie circulaire jusqu'à ce qu'elle revienne toucher la première partie en ayant contourné la canalisation. Ce système complexe présente des problèmes de superposition ou d'écartement de bande si son centrage est imparfait. Il est, de plus, particulièrement délicat et complexe à mettre en œuvre et sujet à des vibrations du fait du faible ancrage des deux parties entre elles. Enfin, ce système n'est pas compatible avec les parties des canalisations sous-marines communément appelées « riser », obliques, et « splash zone ».
Exposé de l'invention
Un but de l'invention est de fournir un dispositif de réparation ou le renforcement local d'un corps longiligne, fiable, rapide, facile à mettre en œuvre et permettant l'enroulement d'une bande pré-imprégnée polymérisable autour de la zone à réparer.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de réparation ou de renforcement local d'un corps longiligne capable de s'adapter à différents diamètres et à différentes formes dudit corps longiligne.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de déplacement d'un outil en regard d'un corps longiligne, qui comporte :
- un moyen d'entraînement en rotation de l'outil autour du corps longiligne,
- un moyen d'entraînement en translation de l'outil parallèlement à l'axe du corps longiligne et
- un moyen de liaison entre les moyens d'entraînement configuré pour faire parcourir à l'outil une hélice en regard de la surface externe du corps longiligne.
Grâce à ces dispositions, l'outil est entraîné régulièrement en regard de la surface externe du corps longiligne et en parcours toute la surface, sur au moins un segment du corps longiligne. Le traitement de ce segment du corps longiligne peut ainsi être complet.
Dans des modes de réalisation, le moyen de liaison est configuré pour que le pas de l'hélice soit constant quelle que soit la section du corps longiligne. Grâce à ces dispositions, le dispositif objet de la présente invention s'adapte, sans modification au traitement de corps longilignes de tous diamètre, voire de toute forme, par exemple à section circulaire, rectangulaire, polygonale ou elliptique.
Dans des modes de réalisation, le moyen de liaison est configuré pour que le pas de l'hélice soit constant quel que soit le centrage du dispositif de déplacement sur le corps longiligne.
Grâce à ces dispositions, le dispositif objet de la présente invention permet à l'outil de parcourir toute la surface du corps longiligne, sur au moins un segment, même si le centrage du dispositif par rapport au corps longiligne est imprécis.
Dans des modes de réalisation, le moyen de liaison comporte :
- une roue dentée fixe par rapport au corps longiligne sur laquelle s'engrène une roue dentée mobile solidaire d'une vis sans fin, l'axe de la roue dentée mobile étant entraîné en rotation autour du corps longiligne par le moyen d'entraînement en rotation et
- un support de l'outil déplacé parallèlement à l'axe du corps longiligne par la rotation de la vis sans fin.
Grâce à ces dispositions, la mise en œuvre de la présente invention est particulièrement simple et précise.
Dans des modes de réalisation, le moyen d'entraînement en rotation est manuel.
Grâce à ces dispositions, l'opérateur peut choisir la vitesse de déplacement de l'outil en regard de la surface externe du corps longiligne le long du parcourt hélicoïdal, changer l'outil ou remplacer des parties consommables. De plus, on évite ainsi de prévoir un moteur, ce qui simplifie le dispositif et améliore son autonomie et sa fiabilité.
Dans des modes de réalisation, le moyen de liaison comporte un moyen d'inversion de sens de translation actionné lors de l'arrivée de l'outil en fin de course longitudinale.
Grâce à ces dispositions, on peut réaliser plusieurs passages successifs de l'outil en regard de chaque élément de surface du corps longiligne, en suivant deux hélices de pas opposés.
Dans des modes de réalisation, le moyen d'inversion comporte un double pignon conique, dont une roue dentée, dite d'entrée, est libre en translation pour s'égrener alternativement sur l'une ou l'autre des autres roues dentées, la translation de la roue dentée d'entrée étant provoqué par une butée de fin de course longitudinale.
Grâce à ces dispositions, l'inversion de sens se fait sans intervention humaine, dès que l'outil parvient en fin de course.
Dans des modes de réalisation, l'outil est une bobine pour délivrer une bande de matériau, ladite bobine étant libre en rotation par rapport à un axe perpendiculaire à la bande de matériau et à l'axe du corps longiligne.
Grâce à ces dispositions, le dispositif permet la réparation du corps longiligne par dépose d'une bande, par exemple pré-imprégnée d'un matériau polymérisable.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de détection de fin de bande sur la bobine.
Grâce à ces dispositions, même si la bobine n'est pas dans le champ de vision de l'opérateur, celui-ci est averti de la survenance de la fin de bande sur la bobine et peut la remplacer, voire lier la bande d'une nouvelle bobine à la bande qui était en cours de délivrance.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une pluralité d'outils, chaque dit outil étant mis en rotation par le moyen d'entraînement en rotation et mis en translation par le moyen d'entraînement en translation.
Grâce à ces dispositions, on peut avoir, simultanément déplacés le long du parcourt hélicoïdal, au moins un capteur et au moins un moyen de traitement du corps longiligne. Présentation des figures
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente un schéma bloc d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- les figures 2 à 4 représentent, schématiquement et en vue de face, trois étapes de mise en position du dispositif sur un corps longiligne,
- la figure 5 représente, schématiquement et en vue de face, un moyen de blocage de modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention, - la figure 6 représente, schématiquement et en vue de face, un moyen particulier de mise en translation d'un outil sur un support en rotation,
- la figure 7 représente, schématiquement, un moyen d'inversion de sens de translation de modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 8 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention adapté à la pose d'une bande,
- la figure 9 et 1 0 représentent, schématiquement, une vue en perspective, respectivement avant et après fixation sur un corps longiligne, d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention,
- la figure 1 1 représente, schématiquement, une vue en perspective partielle d'une variante du premier mode de réalisation du dispositif illustré en figures 9 et 10,
- la figure 12 représente, schématiquement, un moyen particulier de détection de fin de bande sur une bobine,
- la figure 13 représente, schématiquement, une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention et
- la figure 14 représente, schématiquement, une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation du dispositif objet de l'invention.
Description détaillée de l'invention
Par « corps longiligne» on entend, dans toute la description, un objet sensiblement plus long que large tel que les canalisations pour le passage d'un fluide mais également les piliers. Le corps longiligne peut être de section symétrique ou non symétrique, cylindrique, de forme ronde ou carrée par exemple. Le corps longiligne est aussi appelé canalisation dans la suite de la description.
On définit, pour la suite de la description, un axe longitudinal X, parallèle à l'axe principal local du corps longiligne à traiter.
Par « mâchoire » on entend une pièce de forme adaptée à venir se fixer sur le corps longiligne à une deuxième pièce.
On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l'échelle.
On observe, en figure 1 , les blocs fonctionnels d'un mode de réalisation particulier 20 du dispositif objet de la présente invention :
un moyen 21 de blocage du dispositif sur la canalisation, un moyen 22 de positionnement,
un moyen 23 de guidage d'outil, un outil 25 déplacé, par le moyen de guidage, en rotation autour d'un corps longiligne 24 et/ou en translation le long du corps longiligne 24.
Un exemple de moyen 21 de blocage est illustré en regard de la figure 5. Un exemple de moyen 22 de positionnement, préférentiellement sur cinq axes, est succinctement exposé en regard des figures 9 et 10. Un exemple de moyen de guidage d'outil est illustré en regard des figures 2 à 8.
En option, on prévoit un touret porte-outil (non représenté) entre le moyen de guidage 23 et l'outil 25. L'outil 25 est, par exemple, constitué d'une caméra ou d'une sonde à ultrason, pour l'inspection de la canalisation ou le guidage d'un autre outil, d'un moyen de dépose d'une bande de réparation (comme exposé dans les autres figures), d'un moyen de décapage, d'un moyen de découpe, par exemple à laser ou à scie, d'un moyen d'usinage, de sablage, de grenaillage, de traitement de surface. L'outil peut aussi être un sous-ensemble permettant d'autres opérations telles que l'apport de matériau d'obturation, le surfaçage de ce matériau après dépôt, l'application du revêtement primaire d'accrochage, l'enlèvement de matériaux de protection ou de lestage initiaux avant réparation, etc..
En option, on prévoit aussi un porte-outil ou un boîtier de rangement d'outils (non représentés), préférentiellement en extrémité du dispositif objet de la présente invention.
On observe, en figure 2, que, avant fixation et positionnement précis du dispositif sur le corps longiligne 35, deux demi couronnes 31 et 32, dont les surfaces intérieures sont adaptées à la section du corps longiligne 35, forment, entre elles, un angle sensiblement droit. Le corps longiligne 35 peut donc être inséré dans l'une des demi couronnes 31 et 32. Ici, c'est la demi couronne 31 qui est fixe par rapport au moyen de blocage du dispositif.
Comme illustré en figure 3, une fois le corps longiligne partiellement inséré dans la demi couronne 31 , on rabat la demi couronne 32 en regard de la demi couronne 31 pour entourer le corps longiligne 35 par deux demi couronnes positionnées de manière symétrique mais sans qu'elles ne se touchent entre elles. Au moins un pion de centrage 34 de la demi couronne 32 fait alors face à une ouverture 33 de forme complémentaire dans la demi couronne 31 .
Enfin, comme illustré en figure 4, on referme les deux demi couronnes 31 et 32 sur le corps longiligne 35 par un mouvement de translation l'un par rapport à l'autre, ce mouvement étant perpendiculaire à l'axe du corps longiligne 35. Au cours de ce mouvement de translation, chaque pion de centrage vient se positionner dans une ouverture de forme complémentaire.
Du fait que le dernier mouvement entre les demi couronnes 31 et 32 est un mouvement de translation, les pions de centrage 34 et leurs formes complémentaires 33 peuvent présenter des tolérances mécaniques très faibles, ce qui assure une grande précision de positionnement des demi couronnes entre elles. De plus, on évite un frottement sur le corps longiligne 35, frottement qui aurait pu être néfaste à son état de surface, voire lui appliquer des efforts de torsion entre ses deux demi circonférences prises entre des demi couronnes 31 et 32 si elles avaient effectuer, entre elles, un mouvement de rotation. Ces efforts de torsion auraient, en effet, pu provoquer des déformations temporaires nuisibles au traitement à appliquer, surtout si celui-ci est une réparation, voire provoquer des crevasses, des points de faiblesse, voire des déchirures de la paroi du corps longiligne 35.
Un couronne est ainsi constituée, autour du corps longiligne 35, par les deux demi couronnes 31 et 32.
On observe, en figure 5, que le moyen de blocage 21 peut prendre la forme de deux mâchoires 41 et 43. Les deux mâchoires 41 et 43 sont, dans le présent exemple, adaptées à se fixer sur plusieurs diamètres de canalisations. A cet effet, la mâchoire 43 est prolongée par des supports 46, 48 et 49. La mâchoire 41 peut ainsi être déplacée longitudinalement, en l'insérant dans un support choisi parmi les supports 46, 48 et 49, en fonction du diamètre de la canalisation 1 00 et, d'autre part, transversalement, comme on le voit en deux positions extrêmes de ce mouvement transversal, en figures 9 et 10.
Les deux mâchoires 41 et 43 se fixent autour de la canalisation 100 et se solidarisent entre elles grâce à des moyens de fixation et/ou d'ajustement. Par exemple, le mouvement des mâchoires 41 et 43 est similaire à celui d'un serre-joint. La mâchoire 43 est munie de deux patins, ou coussinets 44 et 45, formant un angle entre eux, pour accueillir différents diamètres de corps longiligne 35. Eventuellement, pour adapter le dispositif à des corps longilignes 35 de petit ou de gros diamètre, on change les patins 44 et 45 pour des patins plus ou moins épais.
La mâchoire 41 est munie d'un patin 47 permettant de protéger le corps longiligne 35 lors du serrage.
Une vis sans fin 42 permet ce serrage. On observe, en figure 6, un moyen 52 d'entraînement en rotation de l'outil autour du corps longiligne 35, ici manuel,
- un moyen 55 d'entraînement en translation de l'outil parallèlement à l'axe du corps longiligne 35 et
- un moyen de liaison entre les moyens d'entraînement configuré pour faire parcourir à l'outil une hélice en regard de la surface externe du corps longiligne.
Dans le mode de réalisation illustré en figures 6, 9 et 10, le moyen de liaison comporte :
- une roue dentée 51 fixe par rapport au corps longiligne 35 sur laquelle s'engrène une roue dentée mobile 53 solidaire d'une vis sans fin 55, l'axe de la roue dentée mobile 53 étant entraîné en rotation autour du corps longiligne par le moyen 55 d'entraînement en rotation et
- un support 52 ou 165 de l'outil déplacé parallèlement à l'axe du corps longiligne par la rotation de la vis sans fin 55.
La roue dentée 51 est préférentiellement formée de deux demi roues dentées solidaires des deux demi couronnes illustrées en figures 2 à 4. Ainsi, grâce aux pions de centrage 34, les deux demi roues dentées sont précisément positionnées entre elles, ce qui évite que des dents soient irrégulières à la liaison des demi roues dentées.
Une poutre 52 porte, parallèlement, la vis sans fin 55, qui prolonge la roue dentée mobile 53 et deux barres droites lisses 54. Un chariot 1 65 (visible en figures 9 et 10) formant support de l'outil, est en appui sur les barres 54 et 155 et présente un filetage interne dans lequel tourne la vis sans fin 55.
Comme on le comprend, lorsque la poutre 52 est mise en mouvement de rotation autour de l'axe du corps longiligne 35, comme l'indique la flèche 56, l'engrenage des roues dentées fixe 51 et mobile 53 provoque la rotation de la roue mobile 53, comme illustré par la flèche 57. Cette rotation entraîne la vis sans fin 55, ce qui provoque la translation du chariot et de l'outil.
Parmi les avantages de ce mode de réalisation, on peut citer que le moyen de liaison est configuré pour que le pas de l'hélice suivie par l'outil soit constant quelle que soit la section du corps longiligne. De même, le moyen de liaison est configuré pour que le pas de l'hélice suivi par l'outil soit constant quel que soit le centrage du dispositif de déplacement sur le corps longiligne. En option, une protection (non représentée) de la roue dentée fixe 51 est ajoutée.
On observe, en figure 7, un moyen d'inversion de sens de translation actionné par l'arrivée de l'outil en fin de course longitudinale. Lorsque l'outil arrive en fin de course, au bout du moyen de guidage, un engrenage inverse la relation entre la rotation et la translation. Ainsi, en poursuivant la rotation de l'outil dans le même sens autour de la canalisation, on provoque son retour sur la même partie de la canalisation, avec un pas identique à celui de l'aller.
En figure 7, le moyen d'inversion comporte un double pignon conique, dont une roue dentée 61 , dite d'entrée, est libre en translation pour s'égrener alternativement sur l'une ou l'autre des autres roues dentées 62 et 63. Le moyen d'inversion de sens de rotation illustré en figure 7 est positionné entre une roue dentée 53 et la vis sans fin 55. Le changement de sens d'avancement longitudinal du support d'outil se fait ainsi grâce à ce moyen d'inversion, situé en tête de la vis sans fin. La commande de la position de la roue dentée 61 présente trois positions : avance, point mort et sens contraire,
La translation de la roue dentée d'entrée 61 entre une position extrême, une position de point mort et l'autre position extrême est provoquée soit manuellement par l'opérateur soit par un moteur hydraulique, pneumatique ou électrique, sous la commande de l'opérateur ou à la détection d'un contact du support de l'outil avec une butée de fin de course longitudinale. La vis sans fin 64, qui entraîne en translation un support de l'outil, tourne ainsi alternativement dans un sens et dans l'autre.
Le support d'outil tourne alors toujours dans le même sens autour du corps longiligne, dans le sens d'entraînement donné par le plongeur ou par un moteur hydraulique ou électrique sous marin.
La manipulation de la position de la roue dentée 61 peut aussi se faire soit par l'intermédiaire d'un bras manipulateur télé-opéré depuis un sous marin ou soit par un dispositif de butée lorsque l'outil arrive en fin de course. Un poussoir déplaçant la roue dente 61 peut être automatisé soit hydrauliquement soit par un électroaimant.
Lorsque l'outil doit voir sa position changer simultanément au changement du sens de translation, un doigt (non représenté) fait tourner cet outil. On note que les butées peuvent être déplacées au cours du traitement (par exemple une dépose de bande) pour modifier la longueur de canalisation traitée entre deux passages successifs de l'outil.
On observe, en figure 8, que pour maintenir le centre de gravité des parties mobiles 71 , 72 et 74 du dispositif, on prévoit, préférentiellement, un contrepoids mobile 73, dont le centre de gravité est symétrique, par rapport à l'axe du corps longiligne 35, du centre de gravité des autres parties mobiles, 71 , 72 et 74.
On évite ainsi une déformation du dispositif sous l'effet de son poids et des efforts de l'opérateur pour lutter contre le poids des parties mobiles.
En figure 8, l'outil est une bobine 71 de bande pré-imprégnée polymérisable liée à un support 72 attaché au dispositif. Le support est configuré pour se mouvoir en rotation autour du moyen de fixation, et donc autour du corps longiligne 35. Le support 72 entraîne aussi la bobine afin d'enrouler la bande pré-imprégnée polymérisable autour de la zone de la surface à réparer ou à renforcer. La bobine 71 est liée au support par une liaison qui lui permet d'effectuer un mouvement longitudinal dans les deux sens selon une direction prédéterminée, de préférence selon une direction parallèle à l'axe X. L'amplitude de ce mouvement est déterminée par des moyens du support, par exemple par la longueur du support.
Dans ce mode de réalisation, le fonctionnement du dispositif est le suivant. Une fois le dispositif installé sur le corps longiligne 35 au niveau de la zone à réparer, la bobine 71 est actionnée en rotation autour de la surface afin d'enrouler la bande pré-imprégnée polymérisable autour de la zone à réparer ou à renforcer. Le mouvement en rotation est accompagné d'un mouvement en translation parallèlement à un axe longitudinal du corps longiligne prédéterminé dans un premier sens. Une fois la première couche de bande pré-imprégnée polymérisable enroulée, la bobine est actionnée en rotation et en translation dans le sens opposé, ce qui permet d'enrouler de manière homogène, et avec un pas d'enroulement régulier, une deuxième couche par-dessus la première. Plusieurs couches de bande pré imprégnée polymérisable sont ainsi enroulées sur la zone à réparer ou à renforcer. Le dispositif permet un enroulement de la bande homogène, c'est-à-dire avec une tension d'enrubannage et un pas réguliers ce qui permet de restituer l'intégrité mécanique de la zone altérée.
Dans le cas de la dépose d'une bande, ou « bandage », le parcours de la spirale met automatiquement l'axe de la bobine supportant la bande à poser à la perpendiculaire de la bande libre entre la bobine et la canalisation. On effectue préférentiellement jusqu'à 80 passages de la bande sur la canalisation.
En référence aux figures 9 et 1 0, on décrit un mode particulier de réalisation du dispositif de réparation ou de renforcement local objet de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, le corps longiligne à réparer ou à renforcer localement est une canalisation sous-marine transportant un fluide. Toutefois, le dispositif 1 10 est adapté à tout type de canalisation et à d'autres types de tubes, tels que les mâts de bateau ou les colonnes de piliers. Une portion d'une canalisation 100 tubulaire présente une zone altérée dans son intégrité, c'est-à-dire présentant une fissure, un enfoncement, une érosion ou une corrosion interne ou externe par exemple.
Le dispositif 1 10 objet de l'invention permet la réparation ou le renforcement local d'une zone endommagée de la surface d'une canalisation 1 00 par l'enroulement autour de la zone à réparer d'une ou plusieurs couches de bande pré- imprégnée.
Le dispositif 1 1 0 comprend :
un moyen de fixation amovible sur la canalisation 100,
un moyen de déplacement en rotation d'une structure de support 125 autour du moyen de fixation et par là autour de la canalisation 100,
- un moyen de déplacement longitudinal d'une bobine 135 de bande préimprégnée polymérisable par rapport à la structure du support 125, ledit support comportant des moyens pour limiter le déplacement de la bobine à un parcours prédéterminé, ladite bobine 135 étant déroulable lorsqu'elle est soumise à une tension donnée.
Le dispositif 1 1 0 permet le mouvement en rotation et en translation de la bobine 135, ce qui provoque l'enroulement autour de la canalisation 1 00 de la bande pré-imprégnée polymérisable, avec une tension homogène et un pas d'enroulement réglable. La bobine 135 est amovible. Elle peut être remplacée par une autre bobine sur le support.
La figure 10 représente un mode particulier de réalisation du dispositif 1 10.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1 10 se fixe de manière amovible sur la canalisation 100 par un moyen de fixation. Ce moyen de fixation comprend, dans ce mode de réalisation, au moins deux mâchoires 1 1 2 et 1 1 3. Les deux mâchoires 1 12 et 1 13 sont, dans le présent exemple nullement limitatif de mise en œuvre, adaptées à se fixer sur plusieurs diamètres de canalisations, comme illustré en figure 5. A cet effet, comme illustré en figure 10, la mâchoire 1 12 est prolongée par un support le long duquel la mâchoire 1 13 peut être déplacée longitudinalement, en fonction du diamètre de la canalisation 100 et, d'autre part, transversalement, comme on le voit en deux positions extrêmes de ce mouvement transversal, en figures 9 et 10.
Les deux mâchoires 1 12 et 1 13 se fixent autour de la canalisation 100 et se solidarisent entre elles grâce à des moyens de fixation et/ou d'ajustement. Par exemple, le mouvement des mâchoires 1 12 et 1 13 est similaire à celui d'un serre- joint. Les deux mâchoires 1 12 et 1 13 sont munies de patins ou coussinets permettant de protéger la canalisation 1 00 lors du serrage.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte aussi au moins deux demi roues dentées 140 et 142 sur leur circonférence, destinées à se fixer entre elles autour du corps longiligne 1 00 pour entraîner la vis sans fin 156. On note que, en prévoyant quatre demi roues dentées, pour former deux engrenages identiques et parallèles mais séparés sur les demi roues dentées 140 et 142, on améliore la tenue en position de la structure de support de la bobine 135, par rapport à l'utilisation de deux demi roues dentées.
Le mouvement de rotation de la structure de support 125 autour du corps longiligne 100 et le déplacement longitudinal de la bobine sont mécaniquement dépendants de telle sorte que le pas entre deux passages successifs de la bande pré-imprégnée polymérisable est constant le long du corps longiligne 100.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 1 0, la liaison entre le mouvement de rotation de la structure de support 125 et le déplacement longitudinal de la bobine 135 comporte un engrenage dont une roue dentée (représentée en figure 6 sous la référence 51 ), constituée des deux demi roues dentées 140 et 142, et dont l'autre roue dentée (représentée en figure 6 sous la référence 53) est solidaire des moyens de déplacement longitudinal.
La rotation de la structure de support 125 met en mouvement l'engrenage, la roue dentée solidaire des moyens de déplacement longitudinal entraînant une vis sans fin 1 56 mettant en déplacement la bobine 135 parallèlement à l'axe longitudinal du corps longiligne 1 00.
Préférentiellement, la liaison mécanique entre le mouvement de rotation de la structure de support 125 et le déplacement longitudinal de la bobine 135 est configurée pour que le pas entre deux passages successifs de la bande pré- imprégnée polymérisable soit inférieur à la largeur de la bande pré-imprégnée polymérisable.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte aussi un ensemble 1 15 d'au moins deux demi guides circulaires constitués des demi roues dentées 140 et 142 munies de flancs protégeant l'engrenage auxquelles les demi roues dentées participe, comme exposé en regard de la figure 6, pour guider la rotation de la structure de support autour de la canalisation 1 00.
Un support longitudinal 125 est lié au moyen de fixation du dispositif. Dans ce mode de réalisation, le support longitudinal 125 est une poutre d'une rigidité supérieure à une valeur prédéterminée, triangulée par une barre diagonale.
Des barres 155 longitudinales configurées pour soutenir une bobine 135 sont fixées sur la poutre 125 du support. En outre, la poutre 125 est fixée au moyen de fixation du dispositif 1 1 0 par l'une de ses extrémités de manière à permettre au support 125 de se mouvoir en rotation autour du moyen de fixation et donc autour de la canalisation 100. Cette fixation est effectuée, dans un exemple de réalisation, par un système de pied à coulisse. De plus, un système de pignons, coopérant avec des crantages des demi roues dentées 140 et 142 du moyen de fixation, permet le mouvement en rotation du support 125 autour du moyen de fixation.
Préférentiellement, le pas entre deux passages successifs de la bande pré- imprégnée polymérisable est inférieur à la largeur de la bande pré-imprégnée polymérisable.
La mise en mouvement du support 125 en rotation, de manière manuelle ou motorisée, entraîne simultanément la bobine 1 35 en rotation afin d'enrouler la bande pré-imprégnée polymérisable autour de la zone de la canalisation 100.
La poutre 125 permet de conférer une grande stabilité au dispositif notamment lorsque la bobine 135 est en mouvement. La barre diagonale renforce encore davantage la rigidité du dispositif.
La bobine 135 est liée à trois barres sensiblement parallèles 1 55 du support 125 tout en restant libre en translation par rapport à ces barres 1 55. Ces barres 155 permettent de positionner la bobine 1 35 de manière stable selon une orientation optimale par rapport à la canalisation 100, notamment selon une distance et un angle prédéterminés par rapport à la surface de la canalisation 100. Ainsi, la bobine 135 est liée au support 125 par une liaison qui lui permet d'effectuer un mouvement longitudinal dans les deux sens selon une direction prédéterminée. L'amplitude de ce mouvement est déterminée par des moyens du support, par exemple ici par la longueur des barres 155 du support 125.
Par ailleurs, dans un exemple de réalisation donné ici à titre d'exemple, la bobine 135 est reliée à un chariot 1 65 comprenant des rouleaux de mise en tension de la bande et/ou d'application de la bande sur la canalisation 100 avec une gamme de tensions d'enrubannage prédéterminée quel que soit le nombre de tours d'enroulement nécessaires.
Comme illustré en figure 1 1 , dans des modes de réalisation, une roulette 1 60 est ajoutée en bout de poutre 125. Cette roulette 1 60 repose sur la canalisation 100 et permet une meilleure stabilité de la structure de support de la bobine 1 35 lors de son mouvement en rotation autour de la canalisation 100. Dans des variantes, un patin (non représenté) pourvu d'un revêtement antifriction comme, par exemple, du téflon remplace la roulette 1 60 pour réaliser la même fonction de stabilisation et évite les problèmes liés à un éventuel grippage de la roulette 1 60.
Pour son fonctionnement, le dispositif 1 1 0 est tout d'abord amené au droit de la zone de canalisation à réparer, et fixé sur ladite canalisation 100. Une fois installée sur la canalisation 100 au niveau de la zone à réparer, la bobine 135 est actionnée en rotation autour de la canalisation 1 00 afin d'enrouler la bande préimprégnée autour de la zone à réparer. Le mouvement en rotation est accompagné d'un mouvement en translation selon un axe longitudinal de la canalisation 100 prédéterminé dans une première direction.
Une fois la première couche de bande pré-imprégnée polymérisable enroulée, la bobine 135 est actionnée en rotation et en translation selon le sens opposé. Ce qui permet d'enrouler de manière homogène et avec un pas d'enroulement régulier une deuxième couche par-dessus la première.
Plusieurs couches de bande pré-imprégnée polymérisable sont ainsi enroulées sur la zone à réparer ou à renforcer localement. Le dispositif 1 1 0 réalise un enroulement de la bande homogène, c'est-à-dire avec une tension d'enrubannage et/ou une pression et un pas réguliers ce qui permet, par exemple, de restituer l'intégrité mécanique de la zone altérée de la canalisation.
On note que deux phénomènes sont concomitants. D'une part, la tension initiale de la bande qui est assurée par un dispositif tel qu'un frein de dévidement d'une cassette porte bande. D'autre part, la valeur de la tension d'enrubannage, qui peut varier d'un facteur de deux sans influencer la qualité de la réparation permet un essorage de la résine et de l'eau interstitielle et par suite une bonne application d'une bande sur la canalisation 100 ou sur une autre bande. Cette tension d'enrubannage est la conséquence de la tension initiale de la bande.
Plus précisément, le procédé de réparation ou de renforcement local d'un corps longiligne comprend :
une étape de fixation d'un dispositif 1 10 tel que décrit ci-dessus sur la canalisation 100 grâce aux moyens de fixation 1 12 et 1 13,
une étape d'actionnement du dispositif 1 1 0 par la mise en mouvement de la bobine 1 35 en rotation autour de la canalisation 100 et en translation selon une direction longitudinale de la canalisation 100 ce qui permet l'enroulement de couches successives de bandes pré-imprégnées polymérisables autour d'une zone prédéterminée de la canalisation 100,
une étape de retrait du dispositif 1 1 0, et
une étape de polymérisation des bandes pré-imprégnées polymérisables.
Ainsi, dans une première étape, un opérateur fixe le dispositif 1 10 au niveau de la zone de la canalisation 1 00 à réparer par les moyens de fixation 1 12 et 1 13. Le dispositif 1 10 est facilement transportable sur le lieu de la réparation et son poids est adapté à la manipulation par un ou plusieurs opérateurs ou plongeurs dans le cas d'une canalisation 100 sous-marine. Il est également adapté à la manipulation par un automate commandé à distance.
De plus le dispositif est adaptable à plusieurs diamètres de canalisation 100 et à des tailles variables de la zone à réparer.
Ensuite, dans une deuxième étape, les demi roues dentées sont solidarisées pour former une roue dentée, ou couronne, autour de la canalisation, comme exposé en regard des figures 2 à 4.
Puis, le dispositif 1 10 est actionné manuellement ou automatiquement par la mise en mouvement de rotation de la bobine 135 (ou 320 ou 440, en figures 1 3 et 14) autour des moyens de fixation 1 12 et 1 1 3 et donc de la canalisation 1 00. Dans le même temps la bobine est mue en translation selon une direction longitudinale dans un premier sens afin d'enrouler une première couche de bande pré-imprégnée polymérisable autour de la zone à réparer. La bobine 135, 320, 440 est maintenue sur le support selon une distance et un angle par rapport à la canalisation 100 prédéterminé ce qui permet un enroulement avec une tension d'enrubannage et un pas réguliers. Le parcours en translation de la bobine 1 35, 320, 440 est délimité dans les deux sens par des moyens du support. Une fois la première couche enroulée, la bobine 1 35, 320, 440 est actionnée dans le sens opposé de translation, toujours également en rotation autour de la canalisation 1 00 ce qui permet d'enrouler une deuxième couche de bande pré-imprégnée polymérisable par-dessus la première. Les couches de bande sont ainsi superposées de manière optimale en termes de tension d'enrubannage et avec un pas régulier. Les opérations nécessitent peu d'efforts de la part d'opérateurs pour une réparation de qualité. Les actions sont répétées pour enrouler autant de couches que nécessaire pour permettre la réparation de la zone endommagée ou un renforcement local de la canalisation.
Dans des modes de réalisation particuliers, entre deux parcours d'une bobine 135, 320, 440 le long et autour de la canalisation, on remplace la bobine 135, 320, 440 pour changer, entre deux couches successives, les caractéristiques, notamment chimiques ou mécaniques, de la bande pré-imprégnée polymérisable à enrouler. Par exemple, les bandes successives peuvent présenter des constituants différents (par exemple, fibres de carbone, fibres de verre ou autre constituant), des résines différentes, des tissages différents, des orientations de fibres ou de fils différentes, des largeurs différentes ou des épaisseurs différentes, On réalise ainsi une superposition de couches de bandes qui, une fois polymérisées, combinent leurs avantages techniques respectifs, notamment en termes de rigidité, isotropie, souplesse ou étanchéité.
Dans une troisième étape, le dispositif 1 1 0 est retiré de la canalisation 1 00, et dans une dernière étape, la polymérisation de la bande pré-imprégnée polymérisable est déclenchée par des moyens connus de l'homme du métier qui dépendent notamment du type de bande pré-imprégnée polymérisable utilisée et des conditions de la réparation. Par exemple cette polymérisation peut-être déclenchée par rayons ultraviolets ou par un apport thermique.
On observe, en figure 12, des moyens pour détecter qu'une bobine 71 est vide. A cet effet, sur le chemin de la bande 202, allant de la bobine 71 au corps longiligne 35, en suivant une tangente au corps longiligne 35, on dispose une lame 204 qui est reliée à un capteur 203 de déplacement de la lame 204 ou un système sans contact (par exemple un détecteur de proximité). Par exemple, ce capteur 203 est un interrupteur qui est fermé lorsque aucune force ne s'exerce sur la lame 204 ou un capteur optique. Dans des modes de réalisation préférentiels, la détection d'une fin de bande dans la bobine 71 bloque la rotation du porte-outil.
Dans d'autres modes de réalisation, le capteur 203 provoque l'émission d'un signal, par exemple l'allumage d'un témoin lumineux ou d'un gyrophare (non représentés), ou encore l'émission d'un signal haptique comme une vibration, afin que l'opérateur soit immédiatement informé de la fin de bande.
Pour assurer une valeur de tension d'enrubannage comprise dans un intervalle de tensions s'étendant d'une valeur prédéterminée au double de cette valeur prédéterminée, un moyen de gestion 205 de la tension de la bande peut être incorporé dans le moyeu du support de la bobine 71 . Par exemple, ce moyen de gestion 205 de la tension est un limiteur de couple. Comme exposé par ailleurs, la tension constante de la bande favorise la qualité de la réparation.
Pour le premier tour de l'outil autour de la canalisation, afin d'assurer l'adhérence de la bande sur la canalisation, on ajoute, en début de bande, un aimant ou on fait effectuer, manuellement, un tour de canalisation à la bande et on retient ce tour pendant le début de la rotation de l'outil.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention est muni d'au moins un flotteur. Par exemple, chaque flotteur est constitué d'un pain de mousse (par exemple en polyuréthane, polyéthylène ou synthétique) découpé à la demande. Préférentiellement, plusieurs flotteurs ainsi constitués sont assemblés entre eux puis solidarisés au dispositif pour améliorer sa flottabilité. Grâce à ces flotteurs, par exemple disposés le long de la poutre 52, on peut manipuler facilement la machine dans l'eau, son poids apparent, ajusté par ces flotteurs, devenant nul ou faible. Préférentiellement, on donne à ses flotteurs une forme la plus hydrodynamique possible, adaptée pour limiter la prise au courant. Alternativement, et notamment par faible profondeur, on peut utiliser des parachutes, bulles d'air ensachée dans un sac, gonflés à la demande par le plongeur et attachés à la machine à manipuler.
Les figures 13 et 14 représentent des variantes de réalisation.
La figure 13 représente, schématiquement, un mode de réalisation alternatif du dispositif 1 10' objet de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, le moyen de fixation du dispositif 1 1 0' à la canalisation 100 comprend deux ensembles 300 et 310 de deux demi guides formés d'une gorge, respectivement 301 et 31 2, entourée de flancs, respectivement 302 et 31 1 , portant des barres 315 de guidage parallèles à l'axe de la canalisation 100. Une bobine 320 est portée par une structure de support montée sur au moins une barre de guidage 31 5.
La figure 14 représente, schématiquement, un mode de réalisation alternatif du dispositif 1 10" objet de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, le moyen de fixation du dispositif 1 10" à la canalisation 100 comprend deux chaînes 400, 410 configurées pour se fixer de part et d'autre de la zone endommagée de la canalisation 100. Chacune des chaînes 400, 410 effectue un parcours entre des roues dentées 41 5, 41 6, 41 7, 420, 421 , 422 mobiles en rotation sur la chaîne 400, 41 0. Dans ce mode de réalisation, chaque chaîne 400, 410 effectue un parcours entre trois roues dentées 415, 41 6, 417 et 420, 421 , 422, respectivement.
Les roues dentées 416 et 421 sont ainsi entraînées en rotation sur elles- mêmes lors de la rotation de la barre 430, qui forme leur axe commun, autour de la canalisation 100.
Le support est composé d'une barre 430 longitudinale, de longueur prédéterminée, qui est en liaison à chacune de ses extrémités avec les roues dentées 415, 41 6, 417, 420, 421 , 422.
Sur la barre du support 430 est fixée une bobine 440 de bande pré- imprégnée. Cette bobine 440 configurée pour se mouvoir en translation sur la barre du support 430, dans les deux sens.
Il est notable que le dispositif objet de la présente invention est simple de mise en œuvre, ce dispositif étant facilement transportable sur le site et aisément actionnable par un opérateur. Alternativement, le dispositif peut être mis en œuvre par un automate, notamment de type commandé à distance qui permet de s'assurer de la répétabilité du processus de renforcement ou de réparation.
Le dispositif est adapté à la réparation ou au renforcement local des canalisations terrestres ou sous-marines transportant des fluides ou des gaz, par exemple les oléoducs.
La bobine étant amovible, elle peut être remplacée par une autre bobine autant de fois que nécessaire pour la réparation de la zone altérée.
Lorsqu'on enroule des couches successives de bande pré-imprégnée polymérisable il faut tenir compte de l'augmentation du diamètre. L'avantage du dispositif de l'invention est qu'il permet un enroulement de la bande avec une tension et un pas réguliers. De plus, le pas et la tension de la bande ajustés au fur et à mesure de l'enroulement ce qui permet une réparation durable et pérenne. Dans des modes de réalisation préférés, l'enroulement peut être interrompu à tout moment par l'opérateur.
Dans une application, le dispositif objet de la présente invention est intégré à ou porté par un engin sous-marin (non représenté). Préférentiellement, cet engin sous-marin et le dispositif objet de la présente invention sont commandés à distance. A cet effet, l'engin sous-marin objet de la présente invention comporte des moyens de communication et des moyens d'actionnement à distance du dispositif. Préférentiellement, l'engin sous-marin comporte au moins une caméra et un dispositif de transmission à distance d'images captées par chaque caméra. Ainsi, un opérateur situé à distance peut visualiser et commander la mise en place du dispositif sur le corps longiligne, puis le fonctionnement du dispositif.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de déplacement d'un outil (71 , 135) en regard d'un corps longiligne (35, 100), caractérisé en ce qu'il comporte :
- un moyen (23) d'entraînement en rotation de l'outil autour du corps longiligne,
- un moyen (54) d'entraînement en translation de l'outil parallèlement à l'axe du corps longiligne et
- un moyen (55) de liaison entre les moyens d'entraînement configuré pour faire parcourir à l'outil une hélice en regard de la surface externe du corps longiligne.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le moyen (55) de liaison est configuré pour que le pas de l'hélice soit constant quelle que soit la section du corps longiligne (35, 100).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le moyen (55) de liaison est configuré pour que le pas de l'hélice soit constant quel que soit le centrage du dispositif de déplacement sur le corps longiligne (35, 1 00).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen (55) de liaison comporte :
- une roue dentée (51 ) fixe par rapport au corps longiligne (35, 100) sur laquelle s'engrène une roue dentée mobile (53) solidaire d'une vis sans fin (55), l'axe de la roue dentée mobile étant entraîné en rotation autour du corps longiligne par le moyen d'entraînement en rotation et
- un support (52, 1 65) de l'outil déplacé parallèlement à l'axe du corps longiligne par la rotation de la vis sans fin.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen (23) d'entraînement en rotation est manuel.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le moyen (55) de liaison comporte un moyen (61 , 62, 63, 64) d'inversion de sens de translation actionné lors de l'arrivée de l'outil en fin de course longitudinale.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le moyen (61 , 62, 63, 64) d'inversion comporte un double pignon conique, dont une roue dentée, dite d'entrée, est libre en translation pour s'égrener alternativement sur l'une ou l'autre des autres roues dentées, la translation de la roue dentée d'entrée étant provoqué par une butée de fin de course longitudinale.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'outil est une bobine (71 , 1 35) pour délivrer une bande (202) de matériau, ladite bobine étant libre en rotation par rapport à un axe perpendiculaire à la bande de matériau et à l'axe du corps longiligne (35, 100).
9. Dispositif selon la revendication 8, qui comporte un moyen (203, 204) de détection de fin de bande (202) sur la bobine (71 , 135).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, qui comporte une pluralité d'outils, chaque dit outil étant mis en rotation par le moyen (23) d'entraînement en rotation et mis en translation par le moyen (54) d'entraînement en translation.
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