FR2507737A1 - Dispositifs a manchon elastique dilatable - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DILATABLE POUR L'OBTURATION DES CANALISATIONS TROUS DE FORAGES ET APPLICATIONS SIMILAIRES, DU TYPE COMPRENANT UN MANCHON TUBULAIRE DILATABLE EN CAOUTCHOUC 10 RENFORCE PAR DES NAPPES D'ARMATURE SOUPLES 14 DONT LES EXTREMITES SONT RABATTUES ENTRE DEUX ELEMENTS ANNULAIRES SUCCESSIFS 11-12 DE BRIDES DE FERMETURE DES EXTREMITES DU MANCHON, CARACTERISE EN CE QUE LES EXTREMITES DES NAPPES D'ARMATURE DU MANCHON CONTOURNENT PAR L'EXTERIEUR L'ELEMENT ARRIERE 11 DES BRIDES ET SONT RABATTUES VERS L'INTERIEUR ENTRE LES FACES DE SERRAGE DES ELEMENTS DE LA BRIDE.

Description

t'invention est relative aux dispositifs à manchon élastique dilatable utilisés par exemple pour obturer temporairement des canalisations à réparer, des trous de forage et applications similaires. Ces dispositifs comprennent un manchoncyli tubulaire en caoutchouc armé de nappes de renfort et fixé à ses extrémités sur des fonds rigides étanches dont l'un au moins est raccordé à une source de fluide sous pression permettant de dilater radialement le manchon pour l'appliquer fortement sur la surface interne de la canalisation ou du trou à obturer.

Pour certaines utilisations, par exemple lorsqu' il s'agit d'obturer des pipes-lines ou des trous de forage dans lesquels règnent des pressions élevées, le dispositif doit pouvoir être lui-même gonflé à une pression très élevée, pouvant atteindre plusieurs centaines de bars, afin d'assurer l'e'tan- de cherté de l'obturation etS-résister à l'effort axial d'expulsion auquel il est soumis par la pression différentielle entre les côtés amont et aval de la canalisation. La sévérité de ces conditions a emploi pose des problèmes ardus pour obtenir une fixation satisfaisante des extrémités du manchon sur les fonds étanches.

Jusqu' à des-diamètres de dispositifs relativement faibles c f est à dire de l'ordre de 150 à 200 mm, et pour des pressions de service encore relativement peu élevées, c'est à dire inférieures à 400 bars environ, on a pu utiliser, pour constituer les fonds étanches, des raccords borgnes du genre dans lesquels l r extrémité des nappes de l'armature du manchon est serrée radialement entre une douille intérieure d'appui
tubulre engagée dans le manchon et un emboutexterieur coiffant l'ex- trémité du manchon surune longueur correspondante.

Pour des diamètres plus grands et/ou pour des pressions plus élevées on a utilisé des fermetures à brides en deux éléments annulaires successifs à serrage dans le sens axial. L'extrémité de l'armature du manchon en caoutchouc est relevée radialement vers l'extérieur et serrée axialement entre les deux faces frontales des éléments de la bride. Un exemple représentatif de ce type de bride est illustré dans le brevet français 1.480.225. Il donne satisfaction au point de vue étanchéité et solidité de la fixation jusqu'à des pressions de service extrêmement élevées.

Toutefois, les brides ont l'inconvénient d'avoir un diamètre extérieur nettement supérieur au diamètre du manchon cyMndrique en caoutchouc. Il en résulte que, lors de la mise en pression du dispositif dans une canalisation, la première partie de la dilatation radiale du manchon en caoutchouc ne sert qu'à amener ce manchon au diamètre extérieur des brides, ensuite de quoi seulement la dilatation ultérieure du manchon permet de l'appliquer sur la surface interne de la canalisation. le manchon doit donc être prévu au départ avec un taux de dilatation suffisamment grand pour dépasser le diamètre des brides.Mais d'un autre côté, de forts taux de dilatation radiale du manchon entrainent une réduction sensible de la longueur utile de contact entre le manchon et la canalisation, ce qui peut nuire à l'étanchéité et à sa résistance à l'effort axial d'expulsion qui est appliquée au dispositif. Or la longueur du dispositif à l'état libre non dilaté est souvent limitée par des contraintes de mise en place du dispositif : dimensions exigues des accès, nécessité de franchir des parties coudées des canalisations etc...

Il est donc désirable que, pour un taux de dilatation et une longueur utile donnés du manchon en caoutchouc, les dispositif d'obturation ait un diamètre extérieur et une longueur hors tout aussi réduits que possible.

L'invention propose un dispositif à manchon dilatable associé à un nouveau genre de fonds étanche permettant de mieux satisfaire ces exigences de la pratique. Ce dispositif est plus particulièrement avantageux pour les dispositifs nécessitant des pressions de service élevées et/ou destinés à des canalisations et des trous de grand diamètre, de l'ordre de 0,3 à 1 mètre et plus.

Belon l'invention, dans un dispositif comprenant un manchon tubulaire dilatable en caoutchouc renforcé par des nappes d'armature souples dont les extrémités sont rabattues
entre deux éléments annulaires successifs de brides de fermeture des extrémités du manchon, les dites extrémités des nappes d'armature du manchon contournentpar l'extérieur l'élément arrière des brides et sont rabattues vers l'intérieur entre les faces-de serrage des éléments de la bride.

Avec cet arrangement, les brides des fermetures des extrémités du manchon peuvent avoir un diamètre extérieur non supérieur au diamètre extérieur du manchon cylindrique, avec tous avantages pratiques qui en découlent et cela tout en conservE l'excellente solidité et l'étanchéité résultant du système de serrage dans le sens axial des éléments des brides.

Dans une forme de réalisation préférentielle les faces de serrage correspondantes des éléments des brides présentent une forme cônique qui prolonge approximativement l'inclinaison ou la courbure prise par les portions extrêmes du manchon voisinoedes brides lorsque ce manchon est dilaté. les faces de serrage côniques peuvent se prolonger vers l'intérieur par des faces de serrage frontales situées dans les plans perpendiculaires à l'axe longitudinal.

Un exemple de réalisation d'un dispositif d'obturation selon l'invention est illustré sur le dessin ci-joint où les fig. 1 et 2 sont des vues en élévation demi-coupe du dispositif à l'état libre, non dilaté du manchon, et du dispositif à l'état dilaté dans une canalisation à obturer.

c lindri
Ce dispositif comprend essentiellement un manchon tubulaire en caoutchouc 10 fixé à chaque extrémité sur des fermetures comprenant des brides annulaires en deux éléments 11-12 et deE fonds étanches 13 dont l'un au moins comporte une admission df fluide sous pression.

La paroi du manchon 10 est renforcée intérieurement par des nappes d'armature 14 constituées de cablés parallèles, de préférence métalliques, qui sont orientés obliquement suivant des angles faibles de l'ordre de tO à-300 environ par rapport aux génératrices du manchon et croisés d'une nappe à l'autre.

L'armature 14 définit dans la paroi en caoutchouc du manchon une couche intérieure d'étanchéité ou tube 15 et une couche extérieure de revêtement t6.

L'angle de pose des cablés des nappes d'armature t4 détermine le taux de dilatation maximum du manchon t0 entre son diamètre à l'état libre et son diamètre à l'état dilaté sous pression interne. Ce taux de dilatation peut être de l'ordre de 1,5 à 3 environ, mais en service, cette dilatation est limitée par la paroi de la canalisation 20 ou du trou à obturer de façon à obtenir une pression de contact élevée entre le manchon et cette paroi.

Selon l'invention les extrémités du manchon sont ainsi fixées dans les fermetures. les extrémités 14 des nappes de l'armature 14 contournent par l'extérieur l'élément arrière 11 de chaque bride et elles sont rabattues radialement vers l'intérieur entre les faces de serrage correspondantes des éléments 11-12. Ces faces de serrage présentent d'abord dans leurs parties radialement extérieures une forme cônique à sommet dirigé vers l'extérieur, puis des faces frontales perpendiculaires à l'axe longitudinal. les extrémités des nappes ainsi restreintes s'étendent jus qu'aulx faces internes des éléments 11-12.Ceux-ci sont serrés dans le sens axial par une série de boulons 17 traversant les fonds 13, les parties rabattues des nappes 14 et les éléments avant t2 des brides pour venir se visser dans des trous taraudés dans les éléments arrière 11. Ce serrage axial ainsi que ltemboitement cônique partiel des éléments 11-12 permet d'avoir une fixation extrêmement solide des nappes d'armature 14, ce qui permet de pouvoir supporter les efforts correspondants à des pressions internes de gonflage pouvant atteindre plusieurs centaines de bars.On voit cependant que le diamètre extérieur des brides 11-12 ne dépasse pas le diamètre extérieur du manchon 10 à l'état libre puisque les éléments 12 de chaque bride ont un diamètre extérieur environ égal à celui de la partie cylindrique de l'armature 14, donc inférieur au diamètre extérieur du manchon compte tenu de l'épaisseur du revêtement 16. Cette épaisseur est généralement limitée à une valeur assez faible et le revêtement 16 peut être avantageusement prolongé vers les extrémités pour recouvrir et protéger la face extérieure des brides t2.

La couche intérieure d'étanchéité 15 du manchon 10 peut au contraire être plus épaisse, de façon à améliorer l'étanchéité et à s'opposer au fluage du caoutchouc entre les cabales de l'armature 14 lorsque le dispositif est utilisé à de fortes pressions. Cette couche ou tube I5peut être prolongée de chaque côté de façon continue sous les rides 11-12 de façon à recouvrir les extrémités des nappes 14 prises entre les faces de serrage et à former joint d'étanchéité contré les fonds 13.

les brides étant misesen place et serrées sur les extrémités de l'armature 14 lors de la confection à l'état cru du manchon, la vulcanisation ultérieure du caoutchouc du manchon le fait adhérer fortement aux surfaces des brides qu'il recouvre, ce qui assure une excellente étanchéité en service.

Il résulte de ce qui précède que le dispositif d'obturation peut être utilisé dans des canalisations ou des trous ayant des diamètres intérieurs compris entre environ le diamètre cvlindrlque ue minimum du mancESon-4ilr5-at libre et le diamètre maximum du manchon à l'état dilaté. le mode de serrage de l'armature dans les brides permet, toutes choses égales par ailleurs, d'augmenter la surface de contact dii manchon dilaté et par conséquent, selon les exigences de la pratique, soit d'avoir une plus grande résistance à l'effort axial d'expulsion (pour une longueur axiale donnée du dispositif) soit d'avoir un encombrement en longueur plus faible du disposif (pour un taux de dilatation déterminé).

Bien entendu l'invention n'est pas limitée strictement aux détails de réalisation de l'exemple représenté et décrit ci-dessus. L'invention peut aussi être appliquée à des dispositifs du même genre que celui décrit et par exemple à des mandrins tubulaires dilatables utilisés pour le cintrage des canalisations, du genre de celui décrit dans le brevet français nO 2.248.095 au nom de la demanderesde.

Claims (5)

Revendications 1.0) Dispositif dilatable pour l'obturation des canalisations trous de forages et applications similaires, du type comprenant un manchon tubulaire dilatable en caoutchouc (10) renforcé par des nappes d'armature souples (14) dont les extrémités sont rabattues entre deux éléments annulaires successifs (11-12) de brides de fermeture des extrémités du manchon, caractérisé en ce que les extrémités des nappes d'armature du manchon contournent par 11 extérieur l'élément arrière (11) des brides et sont rabattues vers l'intérieur entre les faces de serrage des éléments de la bride.
1. 20) Dispositif selon 10 caractérisé en ce que les faces de serrage correspondantes des deux éléments (11-12) de la bride présentent une forme conique dirigée vers 11 extérieur.
2. 30) Dispositif selon 10 ou 20 caractérisé en ce que les élé- ments (11-12) de la bride présentent des faces de serrage cô- niques dans leur partie radialement extérieures et frontales dans leur partie radialement intérieures.
3. 40) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les nappes de renfort (4) définissent dans la paroi du manchon un tube intérieur d'étanchéité épais (15) et un revêtement extérieur mince (16).

   5 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le tube intérieur d'étanchéité (15) du manchon s'détend de façon continue jusque sous les éléments (11-12) des brides.
4. 60) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement extérieur (16) du manchon s'étend au-dessus des éléments (11-12) des brides.
5. 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes et caractérisé en ce que le caoutchouc du manchon (10) est vulcanisé après mise en place et serrage des brides (11-12) sur les extrémités de l'armature (14) de façon à adhérer aux éléments des brides.

   8- ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le manchon (10) est renforcé avec au moins une paire de nappes (14) de cablés métalliques parallèles orientés obliquement en sens inverse dtune nappe à l'au- tre et formant des angles inférieurs à 300 par rapport aux génératrices.