Brevet FR2004822A1 — publié le 19691205

Il est connu que dans la pratique de la technique il existe des structures qui peuvent être soumises, accidentellement ou de façon continue, à des chocs, des trépidations ou des vibrations. De tels phénomènes peuvent astre fréquents ou rares (comme ce serait le cas pour un séisme naturel ou pour un séisme artificiel provoqué par une explosion), mais il est clair que cet état de mouvement continu ou soudain des structures peut avoir une influence nuisible sur les machines, les appareillages, etc. qui sont reliés à ces structures. Pour ces raisons, il existe une technologie, déjà développée, concernant la suspension élastique de machins de mécanismes ou de composants dont on veut préserver, entièrement ou partiellement, l'intégrité et la fonctionnalité, dans le cas où la structure à laquelle ils sont fixés est soumise à des chocs, des vibrations, etc. Un cas particulier de ces problèmes est représenté par les applications techniques dans lesquelles une conduite est fixée à une structure susceptible d'être soumise à des chocs ou dans lesquelles sur une telle conduite est montée une soupape ou en général un organe d'arrêt du fluide qui parcours cette conduite, avec un montage qui n'est pas apte à supporter les conséquences de chocs ou de vibrations. Si, dans un cas de ce genre, la soupape remplit une fonction essentielle à la sécurité ou au fonctionnement de l'installation dont elle fait partie, il est évident que cette soupape doit être protégée de façon convenable contre les effets des chocs qui peuvent lui être transmis par la structure de soutien.Un exemple caractéristique en est celui d'une soupape montée sur une tuyauterie qui amène de l'air de conditionnement dans un local protégé contre les explosions extérieures à ce local possibles, explosions qui peuvent être provoquées par des engins militaires, par 11 explosion de réservoirs de carburant, par la mise à feu de missiles sur des rampes de lancement, etc. De même que les moteurs, ces soupapes sont normalement munies d'appareillages, en général automatiques, qui peuvent ttre en partie incorporés dans ces soupapes et qui assurent leur fermeture lorsque survient une explosion.Il est cepen dan évident que ces soupapes doivent aussi être protégées contre les endommagements qui peuvent provenir d'un choc provoqué soit par des phénomènes accidentels survenant au voisinage immédiat de la soupape, soit par ltexplosion elle-même, soit enfin par des séismes naturels. C'est pourquoi la présente invention a pour objet une suspension antichoc pour une soupape ou pour tout autre organe présentant une certaine vulnérabilité aux chocs, monté sur une conduite rigide qui doit être reliée à une structure de soutien également rigide qui peut être soumise à des chocs, des vibrations, des trépidations etc. Selon l'invention, une telle suspension antichoc pour soupape ou autre organe monté sur une conduite rigide est caractérisée par le fait que cette soupape ou cet organe est relié à la partie de la conduite qui est montée de façon rigide sur les structures fixes qui peuvent être soumises à un choc sismique, à des vibrations, etc., au moyen d'au moins une section de conduite déformable qui permet un mouvement de la soupape de la façon la plus complète par rapport aux structures fixes, la liberté de mouvement de la zopButpar rapport à la partie fixe de la conduite étant assurée au moyen d'au moins un joint télescopique qui permet le mouvement de la soupape dans la direction de l'axe de la conduite et d'au moins un Joint à rotule qui permet le mouvement de la soupape dans les autres directions. Ainsi, cette suspension non seulement est en mesure d'isoler la soupape, ou autre organe monté sur la conduite, d'une façon pratiquement totale à l'égard de tous les chocs qui peuvent être imposés à la structure rigide à laquelle est fixée la conduite, mais encore est capable, dans le cas où l'organe suspendu est une soupape, de s'opposer à l'effet dynamique représenté par l'impact d'une onde d'explosion qui se propage le long de la conduite et parvient à la soupape, sans que la liaison entre cette soupape et la conduite, liaison qui est nécessaire pour éviter que l'onde de choc considérée détache la soupape de la conduite, ne limite en aucune façon la liberté totale de mouvement de cette soupape, liberté de mouvement qui est nécessaire pour assurer une isolation complète de la soupape à l'égard des mouvements ou des trépidations de la structure de soutien. La description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, a uniquement pour but de faire comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention dans le cas d'une soupape qui doit astre reliée à une conduite d'un seul cSté. La figure 2 représente une solution possible également conforme à l'invention que l'on peut adopter lorsque la soupape, au lieu de libérer un fluide dans un local, est insérée sur une conduite continue. Les figures 3, 4 et 5 représentent des variantes du système de suspension. La figure 6 représente une variante destinée à remplacer le joint télescopique et le joint à rotules. La figure 7 représente une variante de'montage du joint télescopique et de l'amortisseur. La soupez que la figure 1 représente schématiquement est reliée au moyen d'une liaison par brides 2 ou d'une autre liaison convenable à une section de tube 3 à axe rectiligne qui peut coulisser de façon télescopique dans une autre section de tube 4 également à axe rectiligne. Cette section 4 est reliée par une autre liaison 5 à une section de conduite 6 qui se termine à ses deux extrémités par des joints à rotule 7 et 8. Par le joint 7 la section 6 est reliée à la section 4 et par le joint 8 à une section de tube 9 qui est reliée de façon rigide 10 à la structure fixe. La soupape 1 est soutenue au moyen d'une suspension à câble souple il par le plafond du local dans lequel elle est installée ou d'une façon générale perla structure fixe.Sur le câble ll est inséré un organe flexible 12 qui sur la figure 1 est représenté scmatiquement par un ressort hélicordal, mais qui, ainsi qu'on le verra plus loin, peut se présenter sous d'autres formes tout en permettant d'obtenir le résultat recher ché. Avec un tel joint de suspension, la soupape peut se déplacer dans toutes les directions et adopter n importe quelle position angulaire; elle est en effet caractérisée par la présence de tous les degrés de liberté d'un corps rigide dans ltespace. Les joints à rotule lui permettent en effet de se déplacer verticalement suivant la direction du câble de suspension verticale, ainsi que dans la direction perpendiculaire au plan de la figure, tandis que le joint télescopique lui permet de se déplacer suivant la direction de l'axe de la conduite. Outre ces mouvements, les joints à rotule lui permettent naturellement de prendre n'importe quelle autre position angulaire pour laquelle son axe ne coïncide plus avec celui de la section de conduite fixée de façon rigide sur la structure de soutien. Sa liberté totale de mouvement suivant la direction du cible de suspension est assurée par l'élément flexible 12. Etant donné qu'une onde d'explosion arrivant sur la soupape, surtout lorsque celle-ci est vermée, aurait pour effet de la projeter en avant, séparant ainsi les deux éléments du joint télescopique, on relie ces éléments entre eux par un amortisseur 13 constitué par un piston 14 qui peut coulisser dans un cylindre 15. Dans le piston 14 sont pratiqués des trous de passage 16 de section totale réglable qui permettent le mouvement du piston seul, et par conséquent une action de freinage, au prix d'un laminage de l'huile à travers ces trous 16.En réglant de façon convenable l'ouverture des trous, une fois que sont connues l'intensité et la loi de variation dans le temps de la pression de l'onde de choc, il est possible de régler l'amortisseur de façon à ce qu'il permette à la soupape d'accomplir un mouvement préétabli sous l'action de l'onde de choc qui l'atteint sans que les éléments du joint télescopique puissent se séparer. De toute façon à l'extrémité de l'amortisseur sont disposés des ressorts à disque 17 qui agissent comme une butée élastique de fin de course et qui préviennent dans tous les cas la séparation des éléments du joint télescopique même si l'onde de choc se prolonge au delà des limites supposées pour l'action du réglage de l'amortisseur. Dans le cas de la figure 2, il faut comme on le voit prévoir un joint télescopique > , 4a et 3b, 4b et un joint à rotules 7a, 8a et 7b, 8b de chaque c8té de la soupape 1, mais il n'est pas nécessaire de disposer un amortisseur sur les deux parties étant donné que, même s'il existe un danger que l'onde de pression arrive sur la soupape en provenant d'une extrémité ou de ltautre de la conduite, il est suffisant de prévoir un amortisseur pouvant agir dans les deux sens. Il faut maintenant remarquer que l'importance de la "filtration" d'une perturbation dans un système oscillant est liée au rapport entre la fréquence de la perturbation qui excite le système et la fréquence propre de ce système, ce dernier étant constitué dans le cas présent par la soupape suspendue.La période du système suspendu est essentiellement dictée par la longueur de la suspension pendulaire ainsi que par les caractéristiques élastiques de l'organe résilient 12. Il est maintenant connu qu'avec une suspension pendulaire mAeme de longu-car modernes il est possible de donner à la soupape, et aux composants qui oscillent avec elle, une fréquence suffisamment basse pour pouvoir filtrer de façon pratiquement complète n'importe quelle perturbation qui pourrait lui être transmise par la structure fixe, ceci naturellement en ce qui concerne les oscillations dans la direction de l'axe de la soupape et perpendiculairement au plan de la figure. Pour les oscillations dans le plan vertical, la fréquence est essentiellement dictée par l'élasticité dey'organe 12 et de la masse suspendue.Si, par exemple, longane 12 est constitué par un ressort hélicoidal, sa rigidité dépendu nombre de spires, nombre par lequel on peut aussi régler la période d'oscillation à la valeur qui est nécessaire pour la filtration voulue de l'impulsion d'excitation. En ce qui concerne enfin l'action de l'amortisseur 13 sur la fréquence d'oscillation du système suivant la direction de l'axe de la conduite, il faut noter que cet amortisseur se comporte comme un amortisseur monté en parallèle avec la masse suspendue d'un système à un degré de liberté, son effet étant simplement de diminuer l'amplitude des oscillations ou d'en diminuer la période propre suivant le cas, l'une et l'autre actions favorisant l'obtention du résultat recherché par l'invention. Dans la suspension de la figure D organe résilient 12 est constitué par un cylindre hydraulique 18 dans lequel coulisse un piston 19, ce cylindre et ce piston étant insérés sur le câble flexible de suspension 11. La chambre supérieure du cylindre 18 communique avec le refoulement d'une pompe hydraulique 20 qui est munie, sur sa tuyauterie de refoulement, d'une soupape de limitation de pression 21. La pression de cette pompe est réglée de façon à ce que la poussée exercée sur le piston 19 vers le haut soit exactement celle qui est nécessaire pour supporter le poids de la soupape et des parties mobiles de la conduite (joints télescopiques, joints à rotules, etc.) qui pèsent sur elle.Dans le cas d'un mouvement brusque du point de suspension du câble 11 vers le haut, l'inertie de la soupape suspendue est telle que dans la chambre inférieure du cylindre 18 la pression monte à une valeur supérieure à la pression maximale tolérée par la soupape 21, le mouvement vers le haut du point de suspension pouvant ainsi s'effectuer sans que la soupape suspendue soit néessairement gntratnée également vers le haut.Quand le point d,attaqhe du cable de suspension 11 sur -la structure rigide redescend vers le ba, la soupape peut elle-m8me descendre vers le bas, mais elle le fait en utilisant la flexibilité du câble 11 sous la seule action de la pesanteur et non sous action des accélérations subies par la structure rigide de support qui peuvent être bien plus violentes. Quand le mouvement du point d'appui du câble de suspension 11 cesse, la pression qui règne en aval de la pompe 20 fait remonter le piston 19 jusqu'à sa position extrême supérieure et la soupape reprend sa position première.Dans un cas de ce genre, les organes de la soupape peuvent par conséquent être soumis au maximum aux sollicitations induites par l'accélération de la pesanteur, ces sollicitations ne présentant, en raison de leur faible valeur, aucun danger pour l'intégrité de la soupape. Sur la figure 4 l'organe résilient est constitué par un élément 22 à déformation permanente préétablie, c'est-à-dire de forme telle qu'il peut facilement Aetre déformé par la secousse soudaine que le câble de suspension peut lui-transmettre lors d'un déplacement vers le haut du point de suspension. Cet organe déformable peut présenter n'importe quelle forme convenable et il est constitué dans le cas de la figure 4 par une simple bande de tôle pliée en S.Dans le cas où le mouvement initial du point de suspension du câble 11 est dirigé vers le bas, aussi violente que soit lt cdlration de ce point de suspension, elle ne peut, du fait de la flexibilité du cAable, se transmettre d la soupape 1 qui par conséquent se déplace vers le bas simplement sous l'effet de la force de pesanteur.Quand le point d'attache du câble de suspension retourne vers le haut, auis t dlevie que soit appréciable son accélération, aucune action dynamique /ne peut en aucun cas s'exercer, du fait de leur inertie, sur la soupape et d'une façon générale sur les parties suspendues, étant donné que l'élément 22 se déforme de façon permanente fournissant, comme il arrive couramment aux éléments déformés au delà de leur limite élastique, une résistance pratiquement constante au cours de la déformation, cette résistance pouvant être dosée à priori au moyen de la forme et des dimensions de..l'élément résilient. Un élément résilient à déformation permanente peut également être substitué à l'amortisseur 13 de telle façon que la poussée éventuelle exercée sur la soupape par l'arrivée d'une onde de pression, au lieu d'être absorbée par un amortisseur hydraulique, puisse être traduite en une déformation permanente d'un organe sollicité en régime plastique. Dans ce cas, comme dans celui de la variante de suspension de la figure 4, il conviendrait de remplacer les éléments déformables par de nouveaux éléments une fois que s'est produit le phénomène qui a entraîné les déformations, ce phénomène ayant normalement un caractère occasionnel. Comme le montre la figure 5, la suspension de la soupape par insertion sur le câble de composants à déformation permanente peut se réaliser à l'aide de dispositifs à friction. Sur la figure 5 en particulier, un tel dispositif à friction-est constitué par deux plaques 23 avec interposition d'une matière de frottement (connue sous le nom commercial de Ferodo ou autre), ces plaques étant serrées au moyen de boulons 24 avec interposition de ressorts 25 qui assurent une pression entre les surfaces de contact qui soit constante et réglable à volonté par serrage des ressorts. Les plaques peuvent coulisser lsune par rapport à ltautre, les trous de l'une d'elles présentant la forme de lumières convenables. L'effet des plaques de ce genre est comparable à celui du joint déformable 22 de la figure 4 à la différence que dans le cas de la solution de la figure 5 le rétablissement des conditions initiales ne comporte pas le remplacement des organes déformés.Le joint a friction de la figure 5 peut astre utilisé non seulement comme élément résilient sur le câble de suspension 11, mais également à la place de l'amortisseur 13 de la figure 1. Comme le montre la figure 6, le joint télescopique et le joint à rotule peuvent être remplacés par un dispositif à soufflet métallqoe?6 prksentsntune forme et des dimensions lui permettant de céder par effet plastique lorsqu'arrive sur la soupape une onde de choc due à une explosion ou lorsque la structure fixe subit un choc ou un mouvement soudain qui tend à se transmettre à la soupape. Avec une telle solution, il faut, une fois le phénomène passé, remplacer le soufflet par un nouveau. Dans le cas de la figure 7, le joint télescopique et l'amortisseur sont inclus dans le corps de la soupape. Dans ce cas, le piston 27 de l'amortisseur est calé sur la périphérie d'une section de tubulure 28 et peut coulisser dans une cavité annulaire 29 qui est fermée de façon convenable aux deux extrémités et qui constitue le cylindre. Des trous 30 ménagés dans le piston 27 constituent les lumières nécessaire de laminage de l'huile. Il est bien évident que, sans sortir du cadre de la présente invention défini par les revendications qui suivent, on peut apporter diverses modifications à ce qui vient d9être décrit et représenté à seul titre d'exemple pour l'illustration de l'invention et que l'on peut en réaliser diverses variantes. - REVENDICATIONS 1.- Suspension antichoc pour soupape ou autre organe monté sur une conduite rigide, caractérisée par le fait que cette soupape ou cet organe est relié à la partie de la conduite qui est montée de façon rigide sur les structures fixes qui peuvent être soumises à un choc sismique, à des vibrations, etc., au moyen d'au moins une section de conduite déformable qui permet un mouvement de la soupape de la façon la plus complète par rapport aux structures fixes, la liberté de mouvement de la soupape par rapport à la partie fixe de la conduite étant assurée au moyen d'au moins un joint télescopique qui permet le mouvement de la soupape dans la direction de ltaxe de la conduite et d'au moins un joint à rotule qui permet le mouvement de la soupape dans les autres directions. 2.- Suspension selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la soupape est soutenue dans sa position au moyen dtun élément flexible et/ou souple, comme un câble de suspension, relié à la structure fixe, sur cet élément flexible étant interposé un organe résilient qui en permet la déformabilité le long de son axe. 3.- Suspension selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les deux éléments du joint télescopique sont reliés entre eux au moyen d'un organe qui, au cours du mouvement relatif de ces deux éléments, exerce une action de freinage qui s'oppose à un tel mouvement. 4.- Suspension selon la revendication ), caractérisée par le fait que 1 1organe de freinage du joint télescopique est constitué par un amortisseur hydraulique. 5.- Suspension selon la revendication 3, caractérisée par le fait que l'organe de freinage est constitué par un élément métallique susceptible d'une déformation plastique au cours de l'action qui tend à faire se déplacer l'un par rapport à l'autre les deux éléments du joint télescopique. 6.- Suspension selon la revendication 3, caractérisée par le fait que l'organe de freinage est constitué par un dispositif à friction ou tout autre organe basé sur l'existence d'une force de frottement dans le mouvement relatif des deux éléments, mobiles l'un par rapport à 11 autre, qui le composent. 7.- Suspension selon la revendication 2, caractérisée par le fait que organe résilient qui permet l'allongement ou le raccourcissement du câble de suspension de la soupape est constitué par un cylindre hydraulique, un circuit hydraulique convenable alimentant ce cylindre en huile sous pression de telle façon que, dans des conditions normales, le piston soit maintenu à fin de course, ce circuit étant muni d'une soupape de pression maximale tarée de telle façon que toute action qui tend à allonger brusquement le câble de suspension de la soupape provoque une augmentation de pression à lsintérieur du cylindre et par conséquent se traduise par un déplacement du piston dans ce cylindre et par un échappement d'huile à travers la soupape de surpression. 8.- Suspension selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'organe résilient inséré sur le chable de suspension est constitué par un élément qui se déforme de façon permanente sous l'action d'un effort qui tend à allonger brusquement le câble. 9.- Suspension selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'organe résilient qui permet l'allongement du câble de suspension est constitué par un joint à friction. 10.- Suspension selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la soupape est reliée à la partie fixe de la conduite par l'intermédiaire d'un joint à soufflet déformable, ce joint étant réglé de façon à se déformer sans rupture lorsque un choc est appliqué à la structure de fixation de la conduite fixe, ce soufflet réduisant de façon convenable, du fait de sa déformation,-la force transmise par listructure fixe à la soupape. 11.- Suspension selon ltune des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que les deux corps cylindriques qui coulissent l'un par rapport à l'autre et qui constituent le joint télescopique sont disposés à une distance convenable l'un de l'autre de façon à constituer avec des surfaces de butée et d'étanchéité convenables un amortisseur hydraulique annulaire dont le piston, creux, est constitué par l'un des deux corps.