FR2565639A1 - Dispositif pour faire vibrer un fluide - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF POUR ENGENDRER DES IMPULSIONS DE PRESSION DANS UN FLUIDE COMPREND UN TUYAU 40, UNE OUVERTURE DANS LEDIT TUYAU POUR LE REMPLIR DE FLUIDE, ET UN PISTON 45 MONTE DANS LE TUYAU ET RELIE A LA SORTIE D'UN VIBRATEUR 26; UN PURGEUR 52, 53 D'AIR EST MONTE DANS LE TUYAU EN UN EMPLACEMENT LUI PERMETTANT D'ELIMINER TOUT L'AIR SE TROUVANT DANS LE TUYAU QUAND IL EST REMPLI DE FLUIDE, ET UN DISPOSITIF DE COMMANDE 33 DU VIBRATEUR POUR COMMANDER LA FREQUENCE ET LA PHASE DU VIBRATEUR ET DE TOUT VIBRATEUR ADDITIONNEL EST RELIE A UN PARCOURS A FLUIDE COMMUN.

Description

Dispositif pour faire vibrer un fluide.

La présente invention concerne un dispositif pour engendrer une

impulsion de pression dans une tuyauterie.

Il arrive que des tuyauteries utilisées pour le transport de boues se bouchent. Ce bouchage est provoqué en général par la fermeture de la tuyauterie à boue alors qu'elle est remplie de boue. Dans ces conditions, la boue tend à se déposer et à former un bouchon compact qui est extrêmement difficile à éliminer. La plupart des documents de l'art antérieur traitent de moyens pour éviter la formation d'un bouchon en recyclant du fluide. Les brevets qui s'appuient sur le concept du recyclage sont les brevets US No 3 591 239 et 3 592 512. Le brevet US No 3 578 816 prévoit de disposer une vessie dans la tuyauterie, au point le plus bas de cette tuyauterie, de manière à déterminer un parcours pour les fluides quand on remet la tuyauterie en fonction. Le brevet US No 3 904 248 prévoit d'augmenter le débit du fluide au moment de la remise en fonction de la tuyauterie, mais la circulation du fluide est impossible si la tuyauterie est complètement bouchée et la solution proposée par le brevet ci-dessus n'est valable

que lorsqu'il subsiste un parcours pour le fluide à travers le bouchon.

Dans la plupart des cas, il n'existe pas de parcours pour le fluide. Le brevet US No 3 575 469 prévoit l'envoi d'un gaz dans la tuyauterie, dans la région la plus basse de la conduite, pour fluidiser les solides, et évite ainsi la formation de bouchons de particules solides dans la partie la plus basse de la conduite. Aucun de ces brevets ne concerne explicitement le problème de la remise en fonction de la

tuyauterie quand il s'y est formé un bouchon solide total.

Lorsqu'un bouchon solide s'est formé dans une tuyauterie, la pression du fluide qui est appliquée sur le bouchon ne fait pas passer le fluide autour du bouchon ou au travers du bouchon, permettant ainsi une érosion graduelle et une élimination éventuelle du bouchon. La plupart des tuyauteries à boue sont équipées de colonnes montantes verticales espacées le long des tuyauteries, aussi bien dans celle de l'eau que dans celle de la boue. Normalement, la tuyauterie à boue comporte des vannes de sectionnement prévues pour l'entretien de la conduite. La présente invention envisage de disposer un premier vibrateur, relié au fluide, dans la tuyauterie au niveau d'une colonne montante en amont du bouchon, et un second vibrateur, relié au fluide, dans la tuyauterie au niveau d'une colonne montante située en aval du bouchon. Si la tuyauterie comporte une vanne de sectionnement en aval du bouchon, on peut améliorer le rendement de fonctionnement en fermant la vanne de sectionnement; mais une vanne de sectionnement n'est pas nécessaire. Des impulsions de pression sont alors appliquées avec une fréquence de commande et une phase de commande en amont et en aval de la tuyauterie. Ces impulsions exercent une pression d'abord sur un csté du bouchon, puis sur le côté opposé de ce bouchon, refluidisant graduellement les particules de boue. Une fois que les particules ont été refluidisées, on peut ouvrir la vanne de sectionnement (si elle était fermée) et réappliquer la pression dans la conduite de manière

que le bouchon puisse être érode et éliminé.

De façon plus spécifique, le dispositif permettant d'engendrer des impulsion de pression comprend, conformément à l'invention, un premier vibrateur pouvant être commandé aussi bien en fréquence qu'en phase et pouvant être activé soit électromagnétiquement soit hydrauliquement. A une extrémité du vibrateur est relié un tuyau comprenant un piston monté coaxialement dans ce tuyau; l'autre extrémité du tuyau comprend une bride de montage en vue de sa fixation à une colonne montante verticale de la tuyauterie à boue. Le piston est relié par une tige à la sortie mécanique du vibrateur. Un orifice d'admission de fluide est prévu sur le coté du tuyau entre le piston et la bride de montage. Un tuyau de prise d'air et une soupape sont également montes dans le tuyau aussi près que possible du piston, de préférence en un emplacement o le piston est dans sa position totalement soulevée quand il est monté verticalement dans la colonne montante de la tuyauterie. Le système de commande du vibrateur comprend également un émetteur pour envoyer un signal à un second vibrateur, lequel est commandé aussi bien en fréquence qu'en phase de façon à obtenir l'application la plus efficace

possible des impulsions contre le bouchon de boue.

On va maintenant décrire l'invention plus en détail avec référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en perspective d'une conduite à boue et d'une conduite de retour d'eau, un bouchon étant prévu dans la conduite à boue, et la figure 2 est une représentation détaillée du vibrateur et du tuyau de liaison pour le fluide, avec un schéma du système de commande

du vibrateur destiné au bouchon.

Si on se réfère à la fois aux figures 1 et 2, une tuyauterie à boue 10 comprend une colonne montante verticale 11 en amont et une colonne montante verticale 12 en aval. La tuyauterie à boue 10 peut comprendre des vannes de sectionnement 13 en divers emplacements le long de la conduite. La conduite de retour d'eau 15 comprend également une colonne montante verticale 16 en amont et une colonne montante verticale 17 en aval. Toutes les colonnes montantes verticales 11, 12, 16, 17 sont respectivement équipées de vannes de sectionnement 18, 19, et 21. De même, de nombreuses tuyauteries comprennent des tuyaux d'accouplement horizontaux entre les vannes 19 et 20 ou les vannes 18 et 21 par exemple. Ces tuyauteries ne sont pas représentées. Chacune des vannes est en général recouverte d'une plaque 22 pour éviter que des matières étrangères pénètrent dans la vanne. En général, les vannes 18 à 21 sont enterrées et disposées dans des coffrages en ciment permettant l'accès à ces vannes. Pour mettre le procédé en oeuvre, on retire la plaque d'extrémité 22 et on installe le dispositif vibrateur indiqué dans son ensemble par la flèche 25. Le dispositif vibrateur 25 est décrit dans sa totalité avec référence à la figure 2 et sera décrit spécifiquement avec la colonne montante 12. Un vibrateur hydraulique 26 : qui est montré sur la figure comprend une source hydraulique 27 et des conduites d'accouplement 28 et 29 fixées aux entrées hydrauliques 30 et 31 respectivement. Naturellement, il est évident que l'on peut utiliser d'autres types de vibrateurs que des vibrateurs hydrauliques. A titre d'exemple, on pourrait utiliser un vibrateur électromagnétique, cas dans lequel la source hydraulique serait constituée par un générateur des commandes nécessaires à la génération de la fréquence et de la phase correctes permettant de mettre le procédé en oeuvre. Un tel vibrateur fait partie de l'état de la technique et ne sera pas décrit

plus en détail.

Pour commander correctement le vibrateur 26, on monte une soupape de commande 32 à l'entrée hydraulique. En général, cette soupape est une soupape à solénolde comprenant une entrée électromagnétique pouvant être commandée par un système électrique quelconque 33. Le système de commande 33 présente une entrée de commande de fréquence 34 et une entree de commande de phase 35. L'entrée de commande de -phase 35 commande non seulement la phase du vibrateur 36, mais transmet également une phase contrôlée en même temps que la phase correcte à l'antenne 36. Des commandes de fréquence 34, 35 sont appliquées en entrée au système de commande par des circuits respectifs 37 et 38. Le système de commande 34 est appliqué en entrée à la soupape de commande 32 par l'intermédiaire d'un conducteur ou de tout circuit quelconque -39. Un tuyau 40 présente une bride 41 à une extrémité, fixée à une bride correspondante 42 du vibrateur 26. Il est évident que l'on peut

constituer le tuyau et le vibrateur sous forme d'un ensemble unitaire.

La bride permet un entretien facile de l'ensemble. Le tuyau 40 présente une bride 43 qui s'accouple à la bride 44 de la soupape 19. Dans le tuyau 40 est monté un piston 45 fixé par l'intermédiaire d'une tige 46 à la sortie mécanique du vibrateur 26 (non représentée). Le piston 45 peut comprendre un nombre quelconque de segments de piston ou de joints toriques, ou tout moyen quelconque nécessaire pour que l'ensemble piston et fluide puisse fonctionner correctement. Pour obtenir un

couplage fluidique correct dans le tuyau 10, il convient d'amener du -

fluide dans le tuyau 40 et la soupape 19. En outre, si le tuyau 10 a été vide, ce tuyau 10 doit alors être rempli de fluide, de même que la soupape 19 et le tuyau 40. Pour obtenir ce résultat, on relie une source de fluide 46 (qui peut être la conduite d'eau 15 et un tuyau horizontal de croisement qui n'est pas représenté) à un tuyau 49 par l'intermédiaire d'un tuyau 47 et d'une vanne de sectionnement 48, le tuyau 49 amenant l'eau dans le tuyau 40. Pour obtenir un couplage fluidique correct, il faut que la totalité de l'air contenu dans le tuyau 49 soit évacuée. Pour obtenir ce résultat, on relie un tuyau de purge 50, par l'intermédiaire d'une soupape 51, à un, tuyau 52 qui est

ouvert à l'atmosphère par sa sortie 53.

Le système de commande 33 qui comprend tout cet ensemble peut être rendu transportable avec la commande de fréquence 34 et la commande de phase 35, ainsi qu'avec la source hydraulique 27 et l'antenne 36. Il peut être monté sur des patins et amené à un site éloigné par hélicoptère, camion ou tout autre moyen de transport. De plus, on peut transporter une source de fluide de toute manière appropriée si un tuyau horizontal de croisement ou une colonne montante verticale n'est pas disponible à l'endroit o les vibrateurs sont installés. En outre, il est évident que les vibrateurs peuvent être transportés de la même manière que le système de commande et que la source hydraulique, etc. Fonctionnement On commencera par traiter du dispositif de la figure 2, puis de

son utilisation pour le procédé montré à la figure 1.

Si on se réfère à la figure 2, un vibrateur 26, s'il n'est pas déjà monté sur le tuyau 40, est boulonné par les brides 41 et 42 alors que son piston 45 est inséré dans le tuyau 40. On dispose ensuite la bride 43 sur la bride 44 et on la boulonne de la manière habituelle. On peut ensuite relier la source hydraulique aux tuyaux 28 et 49 par les entrées 30 et 31, et on peut relier le système de commande 33 à la soupape de commande 32 par l'intermédiaire du conducteur 39. On relie ensuite une source d'eau 46 au tuyau 47 et on ouvre la soupape 48 de manière que le fluide puisse passer par le tuyau 49 et parvenir dans le tuyau 40. Si le tuyau 10 est déjà sous pression, la soupape 19 doit alors être ouverte jusqu'à ce que les fluides contenus dans le tuyau 49 atteignent la même pression. Pendant que le tuyau 40 se remplit de fluides, la soupape 51 est ouverte de manière que de l'air éventuellement présent dans ce tuyau 40 puisse s'échapper. Il est évident que le piston 45 doit être dans sa position supérieure pour que l'ensemble de la chambre soit remplie de fluide. On peut obtenir ce résultat facilement en appliquant une pression hydraulique à l'entrée 31. Lorsque le tuyau 10 a été drainé, on ouvre alors la soupape 19 et l'ensemble du tuyau 10 est rempli de fluide, ainsi que la soupape 19 et le tuyau 40. Il est évident que, si un croisement horizontal est disponible au point inférieur de la conduite entre les conduites d'eau et 10, on peut alors amener les fluides en un autre emplacement inférieur jusqu'a ce que le tuyau 10 soit rempli. Naturellement, la soupape 13 est ouverte pendant le remplissage si l'emplacement du remplissage est situé au-dessous de cette soupape 13. Lorsque la conduite 10 est remplie de fluide, on ouvre la soupape 19, on ferme la soupape 48 ainsi que la soupape 51. La soupape 13 peut également être fermée à ce moment. On active alors la source hydraulique 27 et elle déplace le piston 45 axialement dans le tuyau 40. Ce mouvement axial développe une impulsion de pression qui est indiquée par les flèches en traits gras 55 lorsque le piston 45 est déplacé vers le bas et crée une impulsion de pression dans le sens des flèches en tiretés 56 quand le

piston 45 se déplace vers le haut.

Référence étant faite aux figures 1 et 2, une impulsion de pression dans le sens de la flèche 55 par exemple est engendrée dans le tuyau 10 en direction du bouchon 60 se trouvant dans la conduite à boue 10. En même temps que la transmission d'un signal envoyé au vibrateur , le système de commande 33 engendre un signal dans l'antenne 36, qui est reçu par le vibrateur 35 monté dans la colonne montante verticale 11 qui est à l'amont. Cette antenne communique alors une information similaire concernant la fréquence et la phase nécessaire au vibrateur monté dans la colonne montante 11. Un signal similaire 55a est transmis à la tuyauterie 10 quand le piston est en course descendante, et une impulsion de pression dans le sens de 56a est transmis dans le fluide quand le vibrateur est en course ascendante. Si le vibrateur 25 monté dans la colonne montante 12 est correctement en phase avec le vibrateur 26 monté dans la colonne montante 11, les impulsions de pression 55, 55a coopèrent alors pour fluidiser le bouchon 60 sur ses deux côtés tout en transmettant simultanément une impulsion de pression

au travers du bouchon pour faciliter sa fluidisation totale.

Périodiquement, la pression est appliquée aux fluides provenant de la pompe à boue dans la conduite à boue 10 pour déterminer si le bouchon a été fluidisé dans une mesure telle que l'eau passe sur ses côté ou au travers dudit bouchon 60. Lorsqu'un canal a été constitué au travers du bouchon 60, le mouvement continu- de l'eau dans le tuyau 10 érode le bouchon jusqu'à ce qu'il soit totalement éliminé. La fréquence et la

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phase correctes dépendent de la longueur de la conduite entre les colonnes montantes 11 et 12 et de la nature du bouchon 60. On peut facilement les régler au moyen de la commande de fréquence 34 et de la

commande de phase 35.

Il est évident que l'on peut apporter des modifications à la présente demande tout en restant dans son esprit et son champ

d'application tels qu'ils sont précisés dans la description et dans les

revendications annexées.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour engendrer une impulsion de pression dans une tuyauterie, caractérisé en ce qu'il comprend un vibrateur (26) présentant une sortie mécanique, des moyens (33) pour commander la phase et la fréquence de ladite sortie mécanique du vibrateur, un tuyau (40), un piston (45) relié à ladite sortie mécanique du vibrateur (26) et monté à l'intérieur du tuyau, des moyens (41) pour fixer ledit tuyau à ladite tuyauterie et des moyens (46-48) pour remplir le tuyau de fluides.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour remplir le tuyau comprennent une source d'eau (46) et une soupape de détente (48) reliée audit tuyau, et des moyens (52, 53) pour purger l'air du tuyau quand ce tuyau est rempli à partir

de ladite source d'eau.

3. Dispositif pour engendrer des impulsions fluidiques, caractérisé en ce qu'il comprend un tuyau (40), un vibrateur (46) présentant une entrée de commande et une sortie mécanique réagissant à ladite entrée de commande, des moyens à piston (45) montés à l'intérieur du tuyau (40), des moyens à tige (26) reliant ledit piston à la sortie mécanique du vibrateur, et des moyens (46-48) pour remplir

le tuyau de fluide.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens (46-48) pour remplir le tuyau de fluide comprennent une source de fluide (46), une soupape de détente (48) et des moyens pour relier ladite source dé fluide à ladite soupape de détente et audit tuyau, des moyens d'évent (52, 53) pour purger l'air présent à l'intérieur du tuyau alors que ce tuyau est rempli d'air, et des moyens de soupape (51) pour fermer lesdits moyens à évent quand ledit tuyau

est rempli de fluide.