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Etre
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DANS
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Est-a
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CES
(1)
[10][_]
SENS
(1)
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CABLES
(1)
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Ilc
(1)
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Meii
(1)
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Trou
(1)
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Molecule
(4/ 71)
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water
(62)
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DES
(7)
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SEMI
(1)
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ice
(1)
[20][_]
Organism
(1/ 11)
[21][_]
helice
(11)
[22][_]
Physical
(8/ 8)
[23][_]
12 mm
(1)
[24][_]
6 s
(1)
[25][_]
3 N
(1)
[26][_]
140 L
(1)
[27][_]
de 112 mm
(1)
[28][_]
7,1 mm
(1)
[29][_]
de 75 mm
(1)
[30][_]
de 19,1 metres
(1)
[31][_]
Disease
(2/ 6)
[32][_]
Rupture
(4)
[33][_]
Torsade
(2)
[34][_]
Generic
(1/ 2)
[35][_]
metal
(2)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513350A1
Family ID 30819904
Probable Assignee Int Standard Electric Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE DE REDUCTION DES FUITES D'UNE CONDUITE DE FLUIDE ET
DES INFILTRATIONS D'UN FLUIDE AMBIANT DANS CETTE CONDUITE ET
DEFLECTEUR APPROPRIE A CETTE REDUCTION
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE DE REDUCTION OU D'ARRET DE L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE DANS UNE
CONDUITE POUR LIMITER LES FUITES D'UN FLUIDE INTERNE OU LES
INFILTRATIONS D'UN FLUIDE EXTERNE DE DENSITE DIFFERENTE QUAND LA
PRESSION DIFFERENTIELLE ENTRE CES DEUX FLUIDES EST SUFFISAMMENT
APPROPRIE A LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.
L'INVENTION CONSISTE A FORCER CHAQUE ELEMENT DE FLUIDE A CHANGER DE
NIVEAU AU MOINS DEUX FOIS, EN SENS OPPOSE, POUR TRAVERSER UN DES
DISPOSITIFS INSERES DE LOIN EN LOIN DANS LA CONDUITE OU DES PARTIES
COURBEES DE LA CONDUITE ELLE-MEME (SIPHONS). DE PREFERENCE, LES
PROJECTIONS DU TRAJET D'ECOULEMENT SUR TROIS PLANS ORTHOGONAUX
COMPORTENT CHACUNE UNE ROTATION DE 360 AFIN DE CONSTITUER UNE BARRIERE
OMNIDIRECTIONNELLE. UN DEFLECTEUR APPROPRIE COMPREND A CHAQUE
EXTREMITE UN ORIFICE 35 ET 42 RESPECTIVEMENT RELIE A UNE CHAMBRE 43 ET
39 FORMEE DU COTE OPPOSE, VIA UN TUBE SEMI-CYLINDRIQUE 36 ET 41, ET
UNE CHAMBRE CENTRALE 38 COMMUNIQUANT AVEC LES DEUX PREMIERES PAR DES
ORIFICES 40 ET COMPORTANT DES RAMPES HELICOIDALES IMPOSANT UN TRAJET
EN SPIRALE AUTOUR DES AXES D'ENTREE ET DE SORTIE DU FLUIDE.
APPLICATION AUX OLEODUCS IMMERGES ET AUX CABLES SOUS-MARINS DE
TRANSPORT D'ENERGIE ELECTRIQUE.
Description
_________________________________________________________________
La presenite invention concerne un procede de reduction ou de
suppression
des fuites d'un fluide hors d'une conduite, ou, reciproquement, des
infiltrations d'un fluide environnant a l'interieur de cette conduite
(lui est, par exemple, un oleoduc ju un gazoduc, ainsi qu'un
dispositif de modification de l'ecoulement du fluide pour la mise en
oeuvre de ce procede Elle est cependant limitee a des conduites
remplies d'un fluide a une pression pratiquement identique a la
pression ambiante, au moins apres l'apparition d'une fuite, et a des
densites assez differentes pour les fluides interieur et exterieur a
la conduite. Le procede et le dispositif de la presente invention ont
ete plus particulierement concus pour un cab 12 e electrique impregne
d'un fluide, mais ils ne sont pas limites a ae telles applications La
conduite de fluide n'est donc pas necessairement une partie d'un cable
electrique mais peut etre incluse dans toute autre structure ou encore
avoir pour principal objet la
canalisation d'un fluide.
Des cables electriques de structure connue comportent un isolant fait
de bandes enroulees en helices et impregnees d'une huile de faible
viscosite ou d'un gaz (par exemple SF 6) qui penetre dans toutes les
couches isolantes Le fluide d'impregnation peut circuler axialement le
long du cable, afin d'eviter la formation de vides quand le cable est
soumis a des variations de temperature qui provoquent la dilatation ou
la
contraction du fluide.
Dans le cas d'un cable a un seul conducteur, les voies d'ecoulement du
fluide sont habituellement disposees au centre du conducteur et dans
des canaux (ou un canal) situes le long de la surface interne de la
gaine exterieure Dans un cable a plusieurs conducteurs, les canaux
sont fournis par les interstices entre les
conducteurs et entre ces derniers et la gaine.
Si de tels cables sont utilises dans un environnement sous-marin et
sont soumis a des contraintes mecaniques txternies, dues par exemple a
des ancres de bateaux ou a des equipenients de peche, ils peuvent etre
endomiiiages assez severement pour que se produisent des fuites du
fluide d'impregnation et que l'water s'infiltre dans le cable pour
remplacer le volume de fluide perdu Cela est, bien entendu, nuisible
pour le cable, mais egalement pour l'environnement en raison de la
pollution Au pire, le cable peut etre completement dechire Deux
extremites du cable endommage laissent alors fuir le fluide
d'impregnation, qui est par exemple de l'huile, dans la mer Le cable
entier est contamine
par l'water de mer et doit etre remplace.
La conception classique des cables permet d'eviter l'ecoulement
longitudinal de l'water dans le cadle a partir des extremites
endommagees jusqu'a ce que celles-ci soient reparees, par le maintien
d'une certaine surpression dans le cable par rapport a la pression
exterieure de l'water Cela accroit cependant la pollution par le gaz
ou l'huile et coute assez cher,
compte tenu des grandes quantites d'huile requises.
Un dispositif plus recent, a ins*erer dans la conduite d'huile d'un
cable sous-marin a certains intervalles, est une sorte d'oburateur qui
permet de reduire la quantite d'huile polluante s'ecoulant d'un cable
endommage De tels obturateurs sont decrits par le brevet des E U A N O
3 798 345 Ils doivent etre inseres dans le cable a intervalles de
plusieurs centaines
de metres.
Le principe de cet obturateur est fonde sur le fait que l'water qui
s'infiltre dans le cable forme des gouttelettes dont la dimension
maximale est determinee par les forces tensio-actives a la surface de
contact entre l'water et l'huile Une petite ouverture dans
l'obturateur interdit l'entree de l'water mais permet l'ecoulement de
l'huile La taille de cette ouverture est determinee par les
caracteristiques de l'water et de l'huile. Cependant, il est clair que
cet obturateur connu ne represente pas une barriere cuioimpeltemiient
etanche pour un ecuulement de l'water a une vitesse piatiquement
nulle, quand les pressions externe et interne sont egales au point
d'infiltration 'i le cable est immerge dans l'water et rompu dans une
partie horizontale, l'water entre lentement dans le cable et remplit
les zones les plus basses d'o l'huile s'echappe Evidemment, cela est
du au fait que
l'water a une densite superieure a l'huile (ou au gaz).
Quand le niveau de l'water atteint l'ouverture de l'obturateur, dont
le diametre est compris entre 4 et 12 mm, selon le brevet precite,
l'water ne forme pas du tout de gouttelettes mais son niveau augmente
lentement jusqu'a ce que l'water traverse l'ouverture de l'obturateur
Ce dernier ne
represente donc pas une barriere efficace contre l'ecoule-
ment, de l'water dans le cable Si la section de cable endommagee
est-plus ou moins verticale, la penetration de l'water au-dela des
obturateurs se fait encore plus facilement. Pour que l'obturateur
connu fonctionne correctement, il faut donc qu'il y ait un debit
d'huile positif veys l'exterieur du cable La vitesse d'ecoulement de
l'huile doit etre assez rapide pour developper une pression qui
equilibre la difference de densite entre l'
water
et l'huile sur la section transversale de l'obturateur.
Comme l'huile a une densite inferieure a l'water, la meme hauteur
d'huile conduit a une pression inferieure a delle de l'water et la
pression supplementaire doit etre fournie par une station de pompage
ou un reservoir sous pression Une grande quantite d'huile doit donc
etre emmagasinee pour interdire l'entree de l'water dans le cable
pendant la reparation.
Selon le brevet des E U A N O 1 435 592, il est egalement connu de
disposer des pieces tubulaires autour du cable, a certains
intervalles, pour limiter
l'ecoulement de l'water le long des canaux d'huile.
La solution proposee dans ce brevet n'est cependant valable que si le
cable est lineaire et proche de l'horizontale Des irregularites
locales, meme faibles, du fond de la mer, annuleront toutes les
precautions prises conformement a ce brevet lin fond de mer en pente
douce peut meme rendre inefficace toute une serie de ces
pieces tubulaires.
Il faut aussi mentionner que lorsque le cable est remonte a la surface
de l'water pour en effectuer la reparation, l'water infiltree dans un
cable ainsi equipe jusqu'a la -piece tubulaire la plus proche peut
alors s'ecouler librement vers le bas dans l'ame du cable Les pieces
tubulaires ne peuvent certainement pas constituer une barriere contre
la progression de l'water quand le
cable devient vertical.
L'objet de la presente invention est un procede et un dispositif, que
l'on appellera deflecteur, poue empecher l'intrusion de l'water dans
un cable ou une conduite, meme quand les pressions sont egales des
deux cotes du deflecteur, c'est-a-dire en l'absence de flux, et qui
fonctionne correctement pour plus d'une position ou orientation du
cable ou-de la conduite De preference, l'invention vise egalement a
concevoir un deflecteur dont la capacite de blocage de l'water est
constante quelle
que soit l'orientation du cable.
Un autre objet de l'invention est de prevoir un procede et un moyen
d'empecher la penetration de l'water dans un cable sous-marin,
independamment de l'inclinaison
et des irregularites du fond de la mer.
Un autre objet de l'invention reside dans un procede et un moyen
d'empecher la penetration de l'water dans un cable sous-marin, dont
l'action reste efficace quand l'axe du cable est incline pour le
ramener a la surface. Dans une realisation preferentielle, c'est
encore un objet de l'invention que d'obtenir un cable muni des
avantages precedents sans augmentation de son
diametre et sans equipement exterieur.
La caracteristique principale de la presente invention reside dans le
fait que des deflecteurs inseres dans le cable ou la conduite sont
concus de maniere a guider ou a forcer chaque elemueut de fluide a
changer de niveau au Iooins deux fois, et dans des directions
alternees, quand le fluide s'ecoule a travers le deflecteur Chaque
deflecteur oriente l'ecoulement du fluide dans des directions
differentes de facon que les changements de niveau de toutes les
particules du fluide soient obtenus au moins pour deux orientations
differentes du cable ou de la conduite, et de preference pour toute
orientation
possible de ces derniers.
L'invention sera mieux comprise a la lecture
de la description qui va suivre, faite a titre d'exemple
non limitatif, en se reportant aux figures annexees qui representent:
les figures la a ld, des schemas simplifies d'uq simple siphon a deux
plans constituant un deflecteur conforme a l'iovention; les figures 2
a et 2 b, une variante du dispositif de deflexion precedent, agissant
pour toutes les orientations possibles de la conduite; les figures 3 a
a 3 c, un dispositif constituant un siphon a deux Plans ainsi qu'une
barriere efficace contre une progession ulterieure de l'water pendant
l'inclinaison de la conduite; les figures 4 a a 4 c, un element de
siphonnage omnidirectionnel fait d'un tube entrelace pour presenter un
noeud; les figures 5 a et 5 b, un siphon en helice jouant le meme role
que le dispositif des figures 2 a et 2 b; la figure 6, une coupe
transversale d'une variante de siphon helicoidal; la figure 7, une
realisation en labyrinthe d'un deflecteur courbe a plans multiples;
les figures 8 a a 8 c, un deflecteur helicoidal profile en "torpille"
pour offrir une moindre resistance a l'ecoulement; la figure 9, une
variante de dispositif a labyrinthe pour obtenir un effet
omnidirectionnel; la figure 10, une vue non repliee de la forme
13350
spee i fi que d' uil di stiupi i t if omni direct i urine l de type
"torpille", les figures lia a Ilc, divers dispositifs appropries a un
cable a multicoriducteur; la figure 12, un deflecteur modulaire dont
chaque module entraine pratiquement la deflexion du
fluide dans un plan.
Le principe de l'invention consiste a introduire un changement de
direction du courant de fluide a la maniere des siphons classiques En
d'autres mots, le courant de fluide doit etre guide de facon que
chacune de ses particules change de niveau, plus precisement de facon
qu'elle passe a un niveau p Ats eleve puis retombe a un niveau plus
bas, ou viceversa Aucune particule de fluide ne peut traverser le
deflecteur sans avoir change
deux fois de niveau, une fois dans chaque direction.
Des deflecteurs agissant comme siphons dans une ou plusieurs positions
de la conduite sqnt representes
par les figures la-d a 4 a-c.
Les figures la, b et c representent un simple siphon a deux plans,
respectivement en elevation, en
vue de dessus et en bout.
La reference 1 indique la conduite, 2 et 3 les coudes du siphon dans
deux plans perpendiculaires, 4 une rupture de la conduite, 5 l'huile
(ou un autre fluide) contenue dans la conduite et 6 l'water qui s'y
infiltre
par l'ouverture 4 (ou tout autre fluide ambiant).
Si une conduite ainsi concue est disposee au fond de la mer, une des
parties coudees 2 ou 3 va tendre a etre verticale La partie verticale
agira alors comme
siphon tandis que l'autre aura un effet negligeable.
Si, par consequent, le coude 2 est dirige vers le haut comme l'indique
la figure la, l'water 6 s'introduisant par l'ouverture 4 va s'ecouler
jusqu'a ce qu'elle atteigne le niveau 7 Si la pression de l'water
atteint alors celle du fluide interne 5, sa propagation est
effectivement stoppee en ce point Si la pression du fluide interne est
plus forte que celle de l'water, un leger courant de fluide i ltterrie
s' etaab lit Iqu'l U alt point detrupttjire 4 sans que l'water
depass-e le niveau indique 7 La partie de la conduite 1 situee a
gauche du coude 2 est effectivement protegee contre la penetration de
l'water L'water ne peut traverser la barriere et s'introduire dans la
partie gauche de la conduite que si la pression du fluide interne 5
est suffisamment plus basse que celle de l'water pour contrebalancer
la hauteur du coude 2 (ou 3) La pression interne doit par consequent
etre maintenue et l U controlee pour ne jamais tomber en dessous de la
pression externe L'efficacite de ce siphon est maximale quand les deux
lignes en tirets 10, 11 ont la meme inclinaison dans les directions
opposees Si la conduite est assez incilinee pour que l'une de ces
lignes devienne horizontale, ou que les deux lignes soient inclinees
dans le meme sens, il n'y a plus d'effet de blocage de l'water (Les
tirets, 11 representent la ligne de flux pratique du courant,
qui est tres voisine de la ligne droite).
La realisation de la figure 1 est un exemple simple conforme a
l'invention Le deflecteur ainsi concu aura un effet maximal de barrage
du courant d'water pour deux orientations angulaires distinctes du
deflecteur, selon
que le coude 2 ou 3 est pointe vers le haut.
Une realisation legerement differente est representee figure ld De
petits disques transversaux l/ a 15 qui ne bouchent que partiellement
la conduite ont des positions angulaires respectives telles que le
courant de fluide doit effectuer des mouvements de bas en haut
et de gauche a droite dans la conduite.
Une solution differente est illustree par les figures 2 a et 2 b La
figure 2 a est une vue en bout et la figure 2 b une vue de cote de la
conduite qui a ici une forme helicoidale avec les deux extremites 8, 9
ramenees
pres de l'axe de l'helice Cependant, ces extremites -
pourraient egalement etre situees a la peripherie de maniere
a obtenir un deflecteur en forme d'helice de bout en bout.
La caracteristique de blocage de l'water n'a pas deux valeurs de
remontee, puisqu' une circulat iou 'hi le est neceisjaire
pour empecher la progression de l'water d(ans le cable.
Ces solutions entrent cependant dans le cadre de l'invention car le
courant d'huile n'est requis que pendant la duree relativement breve
de relevement du cable. Pour que le blocage de l'water reste efficace
pendant le basculement de la conduite de la position horizontale a la
position verticale et vice-versa, il
faut que la partie coudee s'etende sur au moins 270.
Un siphon statique represente en effet une torsion de 1800 et le
passage de l'horizontale a la verticale
un angle supplementaire de 900.
Les figures 3 a a 3 c representent une solution comportant un tour
complet de la conduite ( 3600), ce quila protege efficacement contre
la propagation
de l'water, meme-pour une inclinaison superieure a 90 *.
Si l'effet d'un siphon a un seul plan est suffisant, une seule boucle
16 (ou 17) peut etre formee Une conduite a une boucle entre donc
egalement dans le cadre de l'invention Cependant, on peut aisement
obtenir un deflecteur a deux plans avec deux tours 16, 17 effectues
dans des plans perpendiculaires, comme l'indiquent les vues de face,
de dessus et de cote des figures
respectives 3 a, 3 b et 3 c.
Il est egalement possible d'obtenir un effet de siphon
omnidirectionnel, c'est-a-dire un arret d'water qui agit quelle que
soit la position spatiale ou angulaire dans laquelle il se trouve Les
figures 4 a a 4 c representent les vues respectives de face, de cote
et en bout d'un tel dispositif constitue par une conduite ou un tube 1
presentant un noeud Ia projection d'un simple noeud dans un plan
quelconque constitue toujours une boucle de 3600 et une conduite ainsi
formee represente bien une barriere
omnidirectionnelle efficace contre l'ecoulement de l'water.
Si de tels siphons doivent etre concus comme des pieces separees a
introduire dans une conduite de fluide, un tube de plus faible
section, noue de la facon representee, peut par exemple etre moule
dans un corps maxiniales Iiais gardle 1; imemie valeur que le que soit
la position angulaire dt' h'le 11 ice dans une rotation autour
de son axe.
Ce type de "siphlon" constitue donc une barriere efficace contre la
proglression de l'water meii 1 e en l'absence de pression
differentielle La seule exigjence est que l'helice soit pratiquement
horizontale comme on l'a deja explique a propos des lignes de flux 10,
11, reportees
figure 2 b.
Il est maintenant clair que le meme effet de siphgn d'arret de l'water
peut etre obtenu aussi bien quand l'ensemble de la conduite ou du
cable a la forme indiquee ou quand un deflecteur d'un des types
decrits est insere sur le trajet du fluide, de sorte que seul ce
trajet est inflechi dans le faible volume du canal qui conduit
le-fluide Ainsi, le trajet de circulation d'huile 1 de la figure la
peut etre constitue par une canalisation complete Cependant, le trajet
1 peut aussi n'enprunter qu'une faible partie d'un cable et les
courbures vers le haut, le bas, a droite et a gauche doivent etre
constituees dans les limites du canal de circulation d'huile Plusieurs
canaux paralleles peuvent
etre utilises plutot qu'un seul canal.
Les structures des figures la-d et 2 a-b assurent donc bien le blocage
de l'water infiltree dans une conduite en l'empechant de progresser
quand les pressions ont ete egalisees I 1 n'est donc plus necessaire
que le fluide circule et aucune pollution ne se produit Ces structures
ont toutefois l'inconvenient de ne pas permettre le relevement d'une
extremite du deflecteur au-dessus du niveau pour lequel une des lignes
10, Il devient horizontale, car l'effet de blocage de l'water est
alors compromis Par consequent, si un deflecteur de ce type est insere
dans une conduite reposant sur le fond de la mer-, l'water infiltree
dans la conduite jusqu'a la droite du deflecteur traversera
ce dernier quand on relevera la partie droite du cable.
Avec de telles solutions, il faut donc accroitre considerablement la
pression d'huile pendant une operation lu solide dont la dimension
externe est adaptee a la dimension interne de Ia uonduite Une telle
solution representee avec un corps solide transparent est
illustree figure 4 c.
En variante, une structure de renfort peut etre utilisee pour
maintenir la forme de la conduite Une telle structure externe peut
etre moulee ou formee selon un cadre rigide Cependant, si la conduite
est suffisamment flexible et resistante a la pression, une forme telle
que celle des figures 4 a a 4 c n'exige pas de structure de support
Dans de nombreux cas, la conduite est malgre tout si rigide que le
noeud doit etre plutot lache et qu'il est preferable qu'il soit
supporte par
des moyens externes.
Contrairement aux solutions precedentes qui peuvent etre concues comme
des pieces inserees dans une conduite, mais qui peuvent etre realisees
par la courbure de la conduite elle-meme, le deflecteur represente par
les figures 5 a-b est sense etre une piece a inserer a certains
intervalles dans un oleoduc circulaire Ce deflecteur 20 peut etre en
metal, en materiau synthetique tel qu'un plastique, un caoutchouc, etc
Il a une forme simple d'un corps pratiquement cylindrique dont la
surface exterieure est creusee de gorges helicoidales 21, 22, 23 La
longueur L du corps 20 et le pas des gorges 21 a 23 sont determines
conjointement afin d'obtenir plus d'un tour pour chaque gorge
helicoidale Une valeur de 1,5 tour est preferable, soit L = 1,5 fois
le pas
des gorges.
Comme les gorges 21, 22, 23 sont ouvertes a la peripherie du
deflecteur, on suppose que ce dernier est insere dans une conduite a
paroi interne lisse adaptee au diametre du corps 20 La profondeur des
gorges 21 a 23 et le pas des helices fixent l'inclinaison maximale
permise pour ne pas annuler l'effet de blocage de l'water du
deflecteur Ceci a deja ete explique en se reportant aux figures la et
2 b (voir inclinaison des lignes en
tirets 10-11).
Certains resultats d'un essai effectue sur des deflecteurs de
difft'erentes dimensions, conformes a cette realisation, sornt donnes
par le tableau suivant: Echantillon I Echantillon 2 Echantillon 3 N
nombre de gorges J 3 4 D diametre du corps (mm) 30 30 30 S pas de
l'helice (mm) 72 75 140 L longueur' du corps (mm) 108 112 210 de
diametre equivalent q par gorge (mm) 9,5 7,1 9,1
1 k resistance a l'ecoule-
ment en longueur supplementaire de conduite (m) 6,0 19,1 7,4 Cet essai
indique par exemple qu'un deflecteur de 112 mm de long a inserer dans
une conduite de 30 mm de diametre, comportant trois gorges de diametre
equivalent 7,1 mm et a taille helicoidale au pas de 75 mm, represente
une resistance supplementaire a l'ecoulement equivalente a celle
qu'apporte une longueur de 19,1 metres de la conduite de 30 mm de
diametre, avec: d 2 eg_ deq = Vn d et 1 k = D 2 La resistance a
l'ecoulement ajoutee par ce type de deflecteur peut etre critique,
etant donne que la resistance de la canalisation complete doit rester
dans
certaines limites.
Si la surface interne de la conduite n'est pas lisse, une realisation
conforme a la figure 6 est preferable Dans celle-ci, les gorges
helicoidales du deflecteur ne sont pas ouvertes a la surface Un joint
est alors aisement forme entre le deflecteur et la surface interne de
la conduite, au moyen d'un compose de scellement ou d'une garniture
Les ouvertures des helices 21 ', 22 ', 23 ' aux deux extremites du
deflecteur peuvent avoir une section circulaire, ou encore la forme
representee figure 6, dans laquelle la dimension peripherique est
beaucoup plus grande que la dimension radiale Une telle modification
limitant la dimension radiale ou profondeur des gorges helicoidaleu
accroit notablement la capacite de blocage de l'water du deflecteur,
ce qui s'explique encore par l'examen des lignes 10, Il des figures la
et 2 b. Les realisations des figures 5 a-b et 6 fournissent un effet
de blocage de l'water pour toutes les positions angulaires mais, a
partir d'une certaine inclinaison, cet effet diminue puis s'annule,
comme on l'a deja explique Toutefois, si des derivations sont prevues
par exemple a l'extremite gauche des gorges ou canaux 21-22 et a
l'extremite droite des canaux 22 et 23, on obtient egalement un
mouvement de va-et-vient du fluide Le trajet du fluide devient en
effet: extremite gauche a extremite droite de 23, retour sur
l'extremite gauche de 22 vi-a la connexion 23-22 et sortie a droite
apres traversee du canal 21 via la connexion 22-21, ou vice-versa Avec
de telles boucles de circulation du fluide, ces dernieres realisations
permettent donc
aussi facilement d'obtenir un effet de blocage omni-
directionnel.
Une solution differente est presentee figure 7.
Elle peut etre qualifiee de realisation en labyrinthe, car
l'ecoulement du fluide est guidee dans un reseau de canaux ou
compartiments communicants Le deflecteur de la figure 7 est d'une
conception simple a trois compartiments definis par le cloisonnement
d'un corps creux cylindrique et munis d'ouvertures 24, 25, 26 et 27 Le
fluide est donc force de s'ecojler par ces ouvertures, dans l'ordre
indique, en changeant de direction En regle generale le nombre de
changements de direction de l'ecoilement, radialement et axialement,
doit etre suffisant pour obtenir
un blocage omnidirectionnel de la propagation de l'water.
La solution indiquee par les figures 8 a, b et c est en principe
similaire a celles des figures 2 a, b et a, b car les trajets du
courant de fluide sont analogues. Le deflecteur correspondant comprend
un corps central compact 30 muni d'ailettes reparties sur sa
peripherie,
251335 C
31, 32, 53 et 34 I e nombre d'ailettes n'est pasi important et son
choix doit se faire eri fonction de l'application particuliere du
deflecteur Les ailettes sont reparties en helice dont le pas varie
lentement le long du deflecteur pour assurer des conditions
d'ecoulement uniformes et laminaires De preference le sens de rotation
des ailettes doit etre le meme que celui de l'ecoulement de la couche
interne d'un conducteur electrique; si un tel conducteur torsade est
utilise Le pas de l'helice formee par les ailettes doit etre aussi
egal, au debut et a la fin, a celui de cet enroulement.
Le dorps compact formant le centre du deflecteur peut avoir la forme
d'une torpille, comme l'indique la figure 8 a, pour abaisser la
resistance a l'ecoulement et permettre
une certaine inclinaison du deflecteur.
Une solution particuliere correspondant au principe precedent consiste
a inserer dans la canalisation une seule bande legere mais rigide et
tordue dans le sens longitudinal L'epaisseur d'une telle bande
determine la hauteur minimale de changement de niveau des lignes de
flux Elle peut etre aussi large que le diametre de la conduite et
chaque section transversale de la vrille qu'elle forme correspond
alors a un diametre de la conduite Bien entendu une forme polygonale
de 1 ' element torsade est egalement possible, car des canaux etroits
seront alors formes entre les faces laterales du polygone et la paroi
de la conduite Des canaux peuvent aussi etre obtenus entre une piece
cylindrique et la paroi de la conduite si cette derniere est striee de
nervures
helicoidales.
La figure 9 correspond a une conception plus complexe d'un deflecteur
a labyrinthe du type precedemment decrit On utilise ici une seule
ailette pour obtenir un trajet d'ecoulement analogue a celui des
figures 4 a, b, c En supposant que l'admission du fluide s'effectue
par le haut, le fluide traverse alors l'orifice 35 et suit l'axe d'un
tube semi- cylindrique 36 A l'extremite inferieure de ce tube, le
fluide en traverse la paroi par
14 2513350
des ouvertures, ainlsi que l'indique la fleche 37, et, via une chambre
tubulaire 43 (ou des chambres separees si plusieurs ailettes sont
prevues) il penetre dans une chambre a rampe helicoidale 3 B entourant
le cylindre central jusqu'a la face superieure 39 du deflecteur.
Plusieurs rampes helicoidales telles que 38 peuvent etre utilisees La
face superieure du deflecteur est fermee et le fluide est force de
penetrer dans un autre tube semi-cylindrique 41 complementaire du
premier tube 36, comme l'indiquent les fleches 40 Le fluide redescend
alors dans l'axe du tube 41 et sort par l'orifice inferieur 42.'Ce
labyrinthe spatial se monte dans un canal d'huile du cable et
constitue une barriere omnidirectionnelle contre la penetration de
l'water La surface exterieure 44 du deflecteur peut etre une paroi
cylindrique hermetique, mais elle peut aussi etre omise car la surface
interne du canal d'huile d'un cable ou d'une
conduite de fluide peut jouer le role de cette paroi.
La section transversale de toutes les helices 38 est de preference
egale a celle de chacun des demi-cylindres 36, 41 La section de
l'ecoulement est alors d'environ
le tiers de la section totale de la conduite.
La figure 10 est une representation depliee d'un labyrinthe du type a
ailettes La paroi de la conduite ou du canal est ici utilisee comme
une partie de la cloison ou enveloppe externe du labyrinthe Le
compartimentage est encore librement choisi en fonction de
l'application et la figure 10 fournit un exemple plus complexe que
l'arrangement helicoidal de la figure 8 a, pour obtenir une barrieire
omnidirectionnelle Les dimensions A et B Deuvent egalement etre
choisies assez librement, mais il est preferable qu'elles soient au
moins eqales au diametre de la conduite.
Quand l'invention est plus particulierement destinee a des cables de
transport d'energie electrique a trois conducteurs ( 3 phases) de type
classique, avec isolant impregne d'huile, des realisations
differentes,
illustrees par les figures Ila, b et c, sont appropriees.
251 350
lrois conducteurs isoles a section circulaire 45, 46, 47, enrobes dans
une gaine impermeable 48, constituent le cable.
Ces conducteurs isoles sont habituellement disposes helicoidalement
Quatre canaux helicoidaux sont alors disponibles comme conduits
d'huile a l'interieur de la gaine 48 Les trois canaux peripheriques
49, 50, 51 ont le meme profil transversal tandis que le canal central
52 est beaucoup plus petit et comporte un axe lineaire autour
duquel il est tordu en helice.
Si maintenant le conduit central 52 est bouche localement a certains
intervalles par une piece adequate, toute la circulation d'huile le
long du cable s'effectue par les trois canaux peripheriques identiques
On obtient ainsi de maniere simple un effet analogue a celui de la
realisation des figures 2 a, b, ameliore par le fait que
trois conduits-helicoidaux paralleles sont constitues.
Pour ameliorer l'effet de blocage de l'water, on peut aussi boucher la
partie inferieure des canaux helicoidaux peripheriques Cela est
effectue au moyen d'un remplissage partiel de ces canaux par un
materiau approprie 53, comme le represente la figure llb Ainsi, les
mouvements alternatifs de montee et de descente de toutes les
particules du fluide ont une plus grande ampleur et, par consequent,
l'effet de blocage de l'water est ameliore et le cable peut etre
beaucoup plus incline Des
modifications peuvent etre apportees a cette conception.
Des deflecteurs d'un type deja decrit peuvent ainsi etre installes
dans chacun des canaux, ou ceux-ci peuvent etre
partiellement remplis par un dispositif de forme appropriee.
Un deflecteur conforme a l'une quelconque des realisations precedentes
peut ainsi etre insere dans des trous 54, 55, 56 qui traversent chacun
un bouchon obtruant un des canaux du cable, selon la figure l 1 c Si
ces bouchons sont en materiau elastomere, les deflecteurs peuvent etre
metalliques pour resister aux forces de dilatation Ces realisations
peuvent egalement faire appel a deux bouchoes espaces entre lesquels
un element de blocage de l'water est insere.
13350
Si le mat eriau isolant du cable est trop dense pour permettre une
circulation d'huile suffisante entre les canaux peripheriques et les
espaces non remplis du canal central, un trajet auxiliaire radial peut
etre etabli entre ce dernier et l'un des canaux peripheriques en
certains points situes entre les bouchons Si ces voies d'ecoulement
radial de faible debit sont placees a des intervalles tels qu'elles
sont toutes paralleles, coplanaires et connectees au meme conduit
peripherique, on ne risque pas que le conduit central represente une
voie de derivation de l'water d'un niveau a un niveau
inferieur dans le meme conduit helicoidal.
Les differentes variantes de cette invention peuvent etre developpees
selon une grande diversite de conception Ainsi l'effet de blocage de
l'water peut exister dans urn seul plan, dans deux plans
perpendiculaires ou dans trois plans orthogonaux Plus d'un orifice de
sortie du fluide peut etre prevu Le dispositif des figures 2 a et b
peut etre construit en fixant des tubes droits entre deux flasques et
en tordant ensuite l'ensenble, si possible en utilisant une entretoise
centrale pour eviter le vrillage interne des tubes pendant leur
torsion helicoidale Le materiau dont est fait le deflecteur peut etre
conducteur, par exemple un metal, ou isolant, par exemple un materiau
plastique Pour reduire la resistance a l'ecoulement, chaque ouverture
peut avoir une forme evasee comme le suggere la figure 4 c Aussi, les
ailettes distribuees helicoidalement du corps en forme de torpille de
la figure 8 a peuvent etre disposees selon un pas d'helice variable
lentement ou graduellement pour reduire
le risque de turbulences dans l'ecoulement.
Dans l'exemple de la figure 12, on suppose qu'un deflecteur conforme a
l'invention peut etre construit a partir de modules Chaque module, 57,
58 peut par exemple devier le flux dans un seul plan (ou dans deux
plans, comme le module 59) Quand les modules sont assembles en un
deflecteur operationnel, leur disposition mutuelle assure l'obtention
d'une barriere multidirectionnelle ou
251335 O
omnidirectiorinelle I e module 57 de l Ea figure 12 devie le courant
de fluide dans un plan vertical, le module 58 assure une deviatiun
horizontale et le module 59 se charge de deviation verticale et des
effets de l'inclinaison L'assemblage des modules, dont chacun est un
deflecteur a un-l plan, constitue par consequent
un deflecteur combine omnidirectionnel.
Il est avantageux que la voie d'ecoulement
ait une section constante tout le long du deflecteur.
Dans l'exemple de la figure 9, cela est obtenu par exemple si les
demicylindres 36 et 41 ont chacun une section egale a la somme des
sections de tous les
passages helicoidaux paralleles.
Le cable entier peut aussi etre incurve et fixe a un dispositif de
support externe pour maintenir sa forme Ce dispositif exterieur peut
etre place sous le cable sur le fond de la mer, avant l'immersion du
cable, ou il peut etre fixe au cable et immerge avec lui.
D'autres solutions entrent dans le cadre de cette invention Par
exemple, des deflecteurs prefabriques peuvent etre installes dans les
conduits d'huile d'un cable pendant la fabrication de ce dernier, ou
ils peuvent etre ajoutes au cable en chacun des joints prevus
normalement. Dans les installations importantes il pourrait etre
egalement envisage d'entourer la conduite ou le cable, au moins aux
endroits des courbures, par un systeme de drainage tubulaire, si
possible maintenu a basse pression Le fluide indesirable pourrait
alors etre preleve a chaque point de deflexion et evacue par le
systeme de drainage Ainsi, les fuites eventuelles
seraient controlees et maitrisees en permanence.
L'installation devrait etre equipee,de preference, d'un systeme
d'egalisation de pression ou de maintien d'une legere surpression
d'huile a l'endroit de la rupture On ne s'etendra pas cependant sur
ces procedes
car ils sortent du cadre de l'invention.
On mentionnera toutefois une application particuliere de l'invention
pour illustrer l'utilite des deflecteurs dans les installations a
haute pression Si des deflecteurs conformes a l'invention sont inseres
de loin en loin dans une canalisation sous-marine contenant de l'huile
sous pression, la quantite d'huile perdue a la suite d'une rupture de
la canalisation peut etre reduite considerablement En supposant que
l'alimentation d'huile a haute pression soit arretee des la detection
de la rupture, la grande quantite d'huile qui reste encore dans les
sections de canalisation situees au-dela des deflecteurs va s'y
maintenir La pollution sera donc'reduite ainsi que la perte en huile
Quand il s'agit d'un cable souple, l'endommagement du cable est
egalement reduit car la progression de l'water est completement
interdite entre les deflecteurs.
Il est bien evident que la description qui
precede n'a ete donnee qu'a titre d'exemple non limitatif et que de
nombreuses variantes peuvent etre envisagees
sanssortir pour autant du cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Procede de reduction ou de suppression des fuites d'un fluide hors
d'une conduite ou, reciproquement, des infiltrations d'un fluide
environnant a l'interieur de cette conduite qui peut etre un oleoduc,
un gazoduc ou une structure complexe telle qu'un cable de transport
d'energie electrique, par l'introduction de dispositifs localises de
controle d'ecoulement qui modifient localement les proprietes du
courant de fluide, caracterise par le fait que chaque dispositif de
controle est constitue par un deflecteur de conception particuliere (
2-3; 12-15 16-17; 20, 30) pour guider ou forcer chaque element du
courant de fluide a changer de niveau au moins deux fois
et en sens oppose, pendant qu'il traverse le deflecteur.
2 Procede conforme a la revendication 1, caracterise par le fait que
le deflecteur d'ecoulement de fluide ( 2, 30,) oriente la circulation
du fluide dans differentes directions de facon que les changements de
niveau de toutes les particules du fluide soient obtenus au moins pour
deux orientations differentes de la conduite (l)-orientations
angulaires ou spatiales et de preference
pour toute orientation de cette derniere ( 1).
3 Procede conforme a la revendication 1 ou 2, caracterise par le fait
que ledit deflecteur oriente la circulation du fluide de facon que la
projection du trajet d'ecoulement est un arc d'au moins 1800 ( 21-23)
et, de preference 3600, au moins dans un plan de projection ( 16, 17)
et, au mieux, dans trois plans de projection
orthogonaux ( 35-44).
4 Deflecteur de trajet d'ecoulement d'un fluide, caracterise par le
fait qu'il est concu comme un siphon multiple ( 2, 3) ayant une
possibilite maximale d'arret de l'ecoulement du fluide ( 6) pour au
moins deux
orientations differentes du trajet de l'ecoulement.
Deflecteur conforme a la revendication 4, caracterise par le fait
qu'il comprend un ou plusieurs trous incurves ( 21 ' A 23 ')
traversant un corps solide ( 20) 2) et, ou seuleument, urni ou p usi
Jeurs gorges ( 21 A 23)
incurvees longitudinalement a la surface dudit corps ( 20).
6 Deflecteur conformie a la revendication 4 ou 5, caracterise par le
fait qu'il comporte un corps solide en forme de torpille ( 53) monte
axialement dans la conduite ( 1) a laquelle il est fixe par des
ailettes peripheriques ( 31 A 34) reparties, de preference, en
un reseau regulier.
7 Deflecteur conforme a la revendication 4 ou 5, caracterise par le
fait qu'il est forme d'un labyrinthe spatjal constitue par des disques
( 12 a 15 ou 57 a 59) et, ou seulement, par des compartiments
communiquant par des orifices ( 24 A 27) guidant l'ecoulement du
fluide
dans differentes directions spatiales.
' 8 Deflecteur conforme a la revendication 4, caracterise pal le fait
que la conduite de fluide ( 1) est elle-meme incurvee de facon
determinee ( 2, 3 ou 16, 17) pour former le siphon multiple, une
structure externe rigide guidant et supportant de preference la
conduite
ainsi formee.
9 Deflecteur conforme a l'une quelconque des
revendications 4 a 8, caracterise par le fait qu'il
comporte au moins une voie de circulation du fluide constituee par une
helice cylindrique peripherique, faisant de preference au moins un
tour et demi, et que les orifices d'admission et de sortie du fluide
aux deux extremites de cette helice ou de ces helices sont axiaux et,
de preference, mutuellement croises pour obtenir
une structure en forme de noeud (figures 4 a-c).
10 Deflecteur conforme a la revendication 4, 5 ou 9, caracterise par
le fait qu'il comprend un ou plusieurs tubes ou tuyaux courbes ou
tordus de facon determinee et ensuite soumis a un procede de moulage
tel qu'ils representent des canaux traversant un corps solide
(figure 4 a-c).
11 Deflecteur conforme a l'une quelconque des
revendications 4 a 10 et utilise dans un cable a multi-
conducteur ayant un fluide isolant circulant dans les interstices
entre les conducteurs et, ou seulement, entre les conducteurs et la
gaine du cable, caracterise par le fait qu'au moins le conduit central
( 52) permettant l'ecoulement du fluide entre les conducteurs ( 45-47)
est localement qu completement bouche par un materiau de remplissage (
53), plusieurs conduits centraux pouvant ainsi etre remplis en
fonction du nombre de conducteurs, tandis que tous les conduits
peripheriques ( 49-51) entre les conducteurs et la gaine, ou seulement
certains d'entre eux, sont laisses au moins partiellement libres et
constituent les voies de deviation de l'ecoulement.
12 Deflecteur conforme a la revendication 11, caracterise par le fait
qu'un deflecteur realise selon
l'une quelconque des revendications 4 a 7, 9 et 10,
est scelle dans au moins un des conduits peripheriques du cable,
notamment dans un trou de forme appropriee
( 54, 55, 56) pratique dans un materiau de remplissage.
13 Deflecteur conforme a l'une quelconque des
revendications 4 a 12, caracterise par le fait qu'il
est construit dans un materiau rigide ou renforce par une structure de
support ( 44) assez solide pour maintenir sa forme initiale dans des
conditions normales de
manipulation et de contraintes mecaniques exterieures.
? ?
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