Brevet FR2006632A1 — publié le 19691226

L'invention concerne un dispositif d'obturation d'orifices de montage sur des récipients, et notamment des récipients de sécurité pour réacteurs nucléaires, dans lequel le récipient est relié à une bague d'obturation inférieure, le couvercle d'obturation a une bague d'obturation supérieure et les bagues d'obturation sont reliées par des vis. Une forte surpression soudaine doit être prévue dans les réservoirs de sécurité, et notamment les réservoirs de sécurité pour réacteurs nucléaires, à la suite d'un accident, tel que la rupture d'une canalisation primaire soumise à la pression du réacteur. Un tel récipient de sécurité doit être hermétique et étanche aux gaz car des accidents de ce type s'accompagnent de la libération d'activité par le réacteur et l'environnement d'une centrale nucléaire ne doit pas être menacé par ces activités. Dans le cas des grandes centrales nucléaires, réalisées en vue d'obtenir un coût aussi faible que possible du courant, selon des considérations purement économiques, une réduction des cotte d'installation peut être obtenue notamment par un dimensionnement optimal des éléments de construction. La réalisation du dispositif d'obturation d'orifices de montage présente une difficulté, notamment dans le cas des grands récipients de sécurité Les moments de fixation transmis par l'obturateur à la paroi du récipient diffèrent selon la conception de l'obturateur. Cette soIlicitation exerce par suite une influence décisive sur le calcul de l'épaisseur des parois du récipient. La construction mécanique offre par exemple les principes illustrés par les figures 1 et 2 pour la conception de dispositifs d'obturation d'orifices de montage sur des récipients. Dans la réalisation représentée à la figure 1, un couvercle d'obturation 2 est relié à une paroi 1 de récipient par des pattes 3, vissées de chaque coté le long des axes 6-. Un caisson d'étanchéité 4 distinct doit être prévu pour cet obturateur, par raison de sécurité. Ltouverture et la fermeture d'un tel orifice de montage imposent la manoeuvre de très nombreuses vis, d'où des temps de montage accrus et par suite un temps d'immobilisation prolongé de la centrale. En cas d'emploi d'un obturateur à bride, dont le principe est illustré à la figure 2, la fixation de la bride 5 sur la paroi du récipient produit également des contraintes élevées, imposant un calcul approprié de l'épaisseur de la paroi du récipient. L'encombrement plus important est en outre gênant car le couvercle d'obturation 2, vissé en 6 sur la bride 5, est fortement en saillie sur la paroi du récipient. L'invention a pour objet un dispositif d'obturation d'orifices de montage sur des récipients, de réalisation compacte et avec lequel les parois du récipient n'absorbent que de faibles forces et moments, et l'état de contraintes de membrane est conservé, ce qui permet un dimensionnement plus économique des parois sans réduire la sécurité de llinstal- lation. L'invention a egalement pour objet un dispositif d'obturation d'orifices de montage à manoeuvre aussi rapide que possible. Selon une particularité essentielle de l'invention, la bague d'obturation supérieure porte des segments amovibles qui sont adaptés à une face annulaire conique de la bague dtobturation inférieure et appliqués sur cette dernière, sans création de moment, par des vis d'obturation disposées entre les segments. Selon une autre particularité de l'invention, l'angle d'inclinaison de la face annulaire conique par rapport à la normale de la bague est déterminés par le critère d'auto-blocage. Ce dispositif permet avantageusement un montage rapide de l'obturateur, ainsi qu'une ouverture et une fermeture rapides. Lorsque par exemple la bague d'obturation inférieure est déformée par le soudage sur le récipient, un décalage des segments 9 amovibles de la bague d'obturation supérieure permet de compenser facilement cette ovalisation, à moins que les segments ne soient fixés sur bague d'obturation supérieure qu'au moment de l'assemblage du dispositif. On évite ainsi des retouches coûteuses et longues sur le chantier de la face annulaire conique. La suppression de l'auto blocage garantit en outre un levage facile du couvercle d'obturation à tout moment.Le dispositif d'obturation transmet aux parois du récipient des moments de fixation nuls ou très faibles grace à une autre particularité de l'invention, selon laquelle la ligne d'action de transmission des forces entre une membrane théorique du récipient et le couvercle d'obturation-passe par le centre de la face annulaire conique, ainsi que la ligne dtaction de transmission des forces des vis dtobturation reliant les deux bagues 7 et 8. Dsautres objets et avantages de l'invention seront-mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins sur lesquels les figures 1 et 2 illustrent ie principe de deux dispositifs d'obturttion précédemment décrits; la figure 3 est le schéma d'un dispositif selon 1 invention; la figure 4 illustre les conditions créées parXla face annulaire conique; la figure 5 représente les efforts tranchants au centre de la face annulaire conique; la figure 6 est le diagramme des forces dans le cas où la somme des efforts tranchants doit entre nulle à l'équilibre et la figure 7 est le schéma d'un segment. I1 faut noter que le calcul n'est pas effectué sur la structure de la paroi 1 du récipient, mais sur une membrane équivalente, située sensiblement à l'emplacement de la fibre neutre. La figure 3 représente deux bagues d'obturation-inférieure 7 et supérieure 8 en regard; La bague inférieure 7 est reliée à la paroi 1 du récipient et la bague supérieure 8 au couvercle d'obturation 2. Les segments 9 sont reliés à la bague d'obturation supérieure 8 par des goujons 10 et des vis 11. Les segments 9 sont adaptés à une face annulaire conique 12 de la bague d'obturation inférieure 7. Des vis d'obturation 13, munies d'écrous 14 et disposées entre les segments, appliquent ces derniers les uns contre les autres de façon à transmettre ainsi les efforts de membrane au couvercle d'obturation.La face annulaire conique 12 ee peut ainsi transmettre des forces que suivant sa normale. Le schéma de la figure 3 est une coupe dans deùx plans, suivant une vis de fixation à droite et suivant un segment à gauche. Les vis de fixationpénètrent dans la bague d'obturation inférieure 7. Le point A représente une coupe de la courbe médiane de la face annulaire conique 12. L'axe des vis- d'obturation 13 passe par le point A. Deux bagues d'étanchéité 16 sont disposées concentriquement entre les bagues d'obturation supérieure 8-ét inférieure 7. Le diamètre maximal d'une bague d'étanchéité 16 est inférieur à la distance de deux vis d'obturation 13 diamétralement opposées. On obtient ainsi une étanchéité certaine au gaz de l'enceinte intérieure du récipient. L'ensemble du récipient de sécurité et du couvercle d'obturation est entouré par une enveloppe 17 par raison de sécurité. Un espace 18, pouvant être maintenu en dépression, se forme ainsi entre la paroi extérieure du récipient -1 ou le couvercle d'obturation 2 et l'enveloppe 17. Cet espace sous-dépression 18 permet d'interdire aux activités diffusant par de -légères fuites à travers la paroi du récipient d'atteindre l'environnement de ce dernier. I1 est toutefois nécessaire, par raison de sécurité, de maintenir non seulement la paroi dù récipient, mais aussi le couvercle d'obturation sous dépression.Des canaux de liaison 19 sont prévus dans les bagues d'-obturation inférieure 7 et. supérieure 8 ou à l'extérieur de ces dernières afiti d'éviter un dispositif particulier de pompage pour créer la dépression dans I'espace 18 du couvercle d'obturation 2. Les can uxdeliaisou 19 des deux bagues d'obturation se raccordent entre les deux bagues d'étanchéité 16, de sorte que l'enceinte sous dépression du récipient 1 est reliée à l'espace sous dépression du couvercle d'obturation 2. La figure 4 est un schéma indiquant les sens d'action des divers efforts sur la face annulaire conique 12. Les bagues d'obturation supérieure 8 et inférieure 7 prennent appui suivant la face annulaire conique. Le système 22 de coordonnées cartésiennes est défini par la face annulaire et sa normale au point A, centre de cette face annulaire conique. Le système 20 de coordonnées cartésiennes, représenté en tirets, est défini par le point A et la normale à la membrane. Le système 21 de coordonnées cartésiennes, représenté en points et tirets, est défini par la normale à la bague et le point A. La membrane est désignée par 1 et le couvercle d'obturation par 2. Les systèmes 20 et 21 sont décalés de l'angle dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cet angle est déterminé par la géométrie de la disposition sur le récipient du dispositif d'obturation. Les systèmes 21 et 22 sont décalés de l'angle 6 dans le sens des aiguilles d'une montre. I1 s'agit de l'angle du cône intervenant lors de l'ouverture de l'obturateur, c 'est-à-dire de l'angle d'inclinaison du cône sur la normale à la bague. La figure 5 représente les efforts agissant sur le point A de la figure 4. La force FS exercée par les vis d'obturation 13 de la figure 1 n'agit par hypothèse que dans le sens axial, c'està-dire suivant le système 21 de la figure 4. Le cône ne peut absorber que l'effort Fk, agissant suivant la normale du cône.L'effort de membrane FM, agissant suivant la tangente à la membrane, doit donc être compensé par l'effort de cône F k et l'effort de vis FS à l'équilibre, c'est-à-dire quand la somme de tous les efforts est nulle, comme l'indique la figure 6. Les figures 4 à 6 illustrent l'avantage résultant du passage des efforts de vis FS et de membrane FM par le centre du cône. Dans le cas contraire, toute autre distribution des efforts sur le cône produirait par rapport au point A des moments qui devraient être absorbés par l'obturateur et sa fixation sur la membrane et le couvercle. La figure 7 est une vue en plan d'un segment 9. Les segments sont adaptés radialement au rayon de la bague d'obturation inférieure et présentent en élévation l'inclinaison du cône. Les perçages 23 sont destinés aux goujons et les perçages 24 aux vis des segments. R E V F, N D I C A T I O N S 1. Dispositif d'obturation d1orifices de montage sur des récipients, et notamment des dispositifs de sécurité pour réacteurs nucléaires, dans lequel le récipient est relié à une bague d'obturation inférieure le couvercle d'obturation à une bague d'obturation superieure et les bagues d'obturation sont reliées par des vis, ledit dispositif étant caractérisé par des segments qui, amovibles sur la bague d'obturation supérieure, sont adaptés à une face annulaire conique de la bague d'obturation inférieure et appliqués sur cette dernière, sans création de moment, par des vis disposées entre les segments. 2. Dispositif d'obturation d'orifices de montage selon la reven dication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de la face annulaire conique sur la normale à la bague est suffisamment grand pour interdire tout auto-blocage. 3. Dispositif d'obturation d'orifices de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne d'action de transmission des forces entre la membrane du récipient et le couvercle d'obturation passe par le centon de la face annulaire conique, ainsi que la ligne d'action de transmission des efforts des vis d'obturation. 4. Dispositif d'obturation d'orifices de montage selon la revendication 1, caractérisé par la fixation des segments sur la bague dfobtura- tion supérieure au moyen de goujons et de vis. 5. Dispositif d'obturation d'orifices de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux bagues d'étanchéité concentriques au moins sont disposées entre les bagues d'obturation supérieure et inférieure, de façon que le diamètre de la plus grande bague d'étanchéité soit inférieur à la distance entre deux vis d'obturation diamétralement opposées. 6. Dispositif d'obturation d'orifices de montage selon la revendication 1, utilisé sur un récipient de sécurité entièrement entouré par une enveloppe de façon à former entre la paroi extérieure du récipient et l'en veloppe un espace pouvant être maintenu sous dépression, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les canaux de liaison sont traces dans les bagues d'obturation afin de relier l'enceinte sous dépression du récipient Q l'espace SOU8 dépression du couvercle d'obturation. 7. Dispositif d'obturation d'orifices de montage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les canaux de liaison des deux bagues d'obturation débouchent dans l'espace fermé, constitué par les deux bagues d'étanchéité.