Brevet FR2035001A1 — publié le 19701218

■1 2035001 La présente invention concerne des récipients sous pression et plus spécialement un récipient sous pression du type de construction annulaire double comportant des enceintes concentriques interne et externe avec un espace intermédiaire annulaire entre les 5 enceintes. Dans un tel récipient sous pression, un liquide est mis sous pression dans l'espace intermédiaire compris entre les enceintes interne et externe pour appliquer un effort'de compression circonférentiel à l'enceinte interne, le fait de soumettre l'enceinte interne sous pression intérieure à une compression a pour 10 effet d'augmenter la résistance à la fatigue de l'enceinte interne dans des conditions de pressions internes variables. Un joint doit être prévu entre les enceintes interne et externe aux extrémités de 11 espace intermédiaire entre les enceintes et selon une disposition, on peut le réaliser en ajustant les extré-15 mités de l'enceinte interne dans l'alésage de l'enceinte externe, l'enceinte interne ayant un plus petit diamètre entre ses extrémités pour former l'espace intermédiaire annulaire entre les enceintes interne et externe. Cette disposition a l'inconvénient que lorsque l'enceinte interne est soumise à une variation de pression interne, 20 cette variation de la pression provoque une dilatation et une contraction radiales, l'espace intermédiaire annulaire entre les deux enceintes empêche la dilatation de l'enceinte interne de soumettre l'enceinte externe à une contrainte sur la plus grande partie de sa longueur..Cependant, la dilatation périodique de l'enceinte interne 25 est transmise aux extrémités de l'enceinte externe où les extrémités de l'enceinte interne s'ajustent étroitement dans l'alésage de l'enceinte externe. Cette contrainte périodique des extrémités de l'enceinte externe peut se traduire par une défaillance rapide due à la fatigue aux extrémités de l'enceinte externe. Cet inconvénient 30 s'applique à d'autres dispositions, analogues à celle décrite ci-dessus, dans lesquelles les extrémités de l'espace intermédiaire annulaire entre les deux enceintes sont fermées par des joints mécaniques entre les enceintes interne et externe qui transmettent la dilatation périodique ou cyclique de l'enceinte interne de manière 35 à soumettre les extrémités de l'enceinte externe à une contrainte. Selon la présente invention, un récipient sous pression comprend des enceintes cylindriques concentriques interne et externe avec un espace intermédiaire annulaire entre l'alésage de l'enceinte 7009334 externe et 1?. surface externe de l'enceinte interne, des moyens étant prévus pour mettre sous pression un fluide contenu dans l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et externe pour ap- • pliauer un effort de compression circonférentiel à l'enceinte in-5 terne afin de la soutenir, les extrémités de l'espace intermédiaire entre les deux enceintes étant fermées par un élément d'étanchéité qui permet une dilatation radiale de l'enceinte interne lors de l'application d'une pression au fluide contenu dans l'alésage de l'enceinte interne, sans que la dilatation radiale de l'enceinte 10 interne soumette l'enceinte externe à une contrainte. En particulier, dans un tel récipient sous pression, l'enceinte interne est supportée cohcentriquement dans l'alésage de l'enceinte externe sans qu'elle soit soutenue par l'enceinte externe à 1'encontre d'une dilatation radiale, les extrémités de l'espace 15 intermédiaire entre les enceintes interne et externe étant fermées par un élément d'étanchéité qui permet une dilatation radiale litre des extrémités de l'enceinte interne lors de l'application d'une pression au fluide contenu dans l'alésage de l'enceinte interne, sans que les extrémités adjacentes de l'enceinte externe soient 20 soumises à une contrainte. ■ Les extrémités de l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et externe peuvent être fermées par des éléments d'étanchéité fixés et scellés dans les extrémités de l'alésage de l'enceinte externe, lesdits éléments d'étanchéité ayant des faces d'extrémité 25 qui sont en contact avec les faces d'extrémité de l'enceinte interne et des éléments d'étanchéité étant prévus pour empêcher le fluide sous pression contenu dans l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et externe de s'échapper en passant entre les faces d'extrémité de l'enceinte interne et les faces d'extrémité 30 correspondantes des éléments d'étanchéité. On va décrire maintenant une forme de réalisation de l'invention, à titre d'exemple, en se référant à la figure unique du dessin annexé qui représente une vue en élévation en grande partie en coupe longitudinale. 35 Sur le dessin, on a représenté un récipient sous pression de construction annulaire double comportant une enceinte cylindrique interne 1 et une enceinte externe 2 concentrique à l'enceinte interne. L'enceinte interne 1 a un diamètre externe plus petit que "COPY 7009334 3 2035001 le diamètre interne de l'enceinte externe 2 de façon à laisser un espace intermédiaire annulaire 3 entre les enceintes 1 et 2. Une bague d'étanchéité annulaire 4 est ajustée dans chaque extrémité de l'alésage de l'enceinte externe 2 au contact des faces d'extrémité 5 planes 5 de l'enceinte interne 1. La bague d'étanchéité 4 située contre la face d'extrémité inférieure 5 de l'enceinte interne 1 est maintenue en place par un bouchon fileté 6 vissé dans l'extrémité inférieure de l'alésage de l'enceinte externe 2. La bague d'étanchéité 4 appliquée contre la face d'extrémité supérieure•5 de l'enceinte 1 0 interne 1 est maintenue en place par une bague de serrage 7 vissée dans l'extrémité supérieure de l'alésage de l'enceinte externe 2. L'étanchéité de chacune des bagues 4 est assurée dans l'alésage de l'enceinte externe 2 par une bague conique en cuivre 8 et une bague torique en caoutchouc 9- La face d'extrémité 10 de la bague 4 qui 15 est en contact avec la face d'extrémité supérieure 5 de l'enceinte interne 1 présente un évidement annulaire 11 relié par des fentes radiales 12 au bord interne de la bague 4- La bague d'étanchéité 4 qui est en contact avec la face d'extrémité inférieure 5 de l'enceinte interne 1 présente également un évidement annulaire 11 relié 20 au bord interne de la bague 4 par des fentes radiales 12. Une fuite du liquide sous pression contenu dans l'espace intermédiaire 3 le long des faces d'extrémité en contact 5 et 10 de l'enceinte interne 1 et des bagues d'étanchéité 4 est empêchée par des bagues 13 en "Nylon" en forme de manchon qui s'ajustent dans des évidements 14 25 ménagés autour de chaque extrémité de l'enceinte interne 1 et de l'extrémité adjacente de la bague correspondante 4. Le bouchon d'extrémité 6 présente une partie 15 qui s'ajuste dans l'alésage 16 de l'enceinte interne 1. L'étanchéité de la partie 15 du bouchon d'extrémité 6 est assurée dans l'alésage 16 de 30 l'enceinte interne 1 par une bague conique en cuivre 17 et par une bague torique en caoutchouc 18. Un conduit longitudinal 19 ménagé dans le bouchon d'extrémité 6 est relié à un espace intermédiaire 20 ménagé entre le bouchon 6 et le bord interne de la bague d'étanchéité inférieure 4. Un plongeur 21 est introduit dans l'alésage 16 35 de l'enceinte interne 1 à travers la bague de serrage 7- l'étanchéité du plongeur 21 dans l'alésage 16 de l'enceinte interne 1 est assurée par une bague conique en cuivre 22 et une bague torique en caoutchouc 23. 7009334 4 2035001 Les faces d'extrémité en contact 5 et 10 de l'enceinte interne 1 et des bagues d'étanchéité 4 sont lubrifiées, par exemple avec du disulfure de molybdène. Dans une variante, il est prévu des joints entre les faces 5 en contact 5 et 10 de l'enceinte interne 1 et des bagues d'étanchéité 4 le long des bords internes de ces dernières, les bagues d'étanchéité 13 en "Nylon" étant omises. Dans ce cas, le liquide sous pression contenu dans l'espace intermédiaire 3 accède aux faces d'extrémité en contact 5 et 10 de l'enceinte interne 1 et des 10 bagues d'étanchéité 4 et lubrifie ces faces. Toutefois, cette disposition a l'inconvénient que la pression du liquide agissant sur les faces d'extrémité 10 des bagues d'étanchéité 4 applique une forte charge au bouchon d'extrémité 6 et à la bague de serrage 7 qui nécessite un renforcement disproportionné du bouchon d'extrémité 15 6 et de la bague de serrage rl. Dans une autre disposition, l'enceinte interne 1 peut être sous forme de segments annulaires longitudinaux ayant des faces radiales en contact. Dans ce cas, les bagues d'étanchéité 13 en "Nylon" sont remplacées par un seul manchon en "Nylon" recouvrant 20 toute la surface externe de l'enceinte interne et s'étendant au- delà des extrémités de cette dernière pour s'ajuster autour des extrémités des bagues d'étanchéité 4. Dans cette disposition, le manchon en "Nylon" empêche également une fuite du fluide sous pression depuis l'espace intermédiaire 3 entre les faces radiales en contact 25 des segments formant l'enceinte interne. Egalement, une chemise tu-bulaire à parois minces peut être prévue dans l'alésage de l'enceinte interne pour empêcher une fuite du fluide sous pression depuis l'alésage de cette enceinte entre les faces radiales en contact des segments de l'enceinte interné. 30 En utilisant la disposition représentée sur le dessin, le liquide 24 contenu dans l'espace intermédiaire 3 entre l'enceinte interne 1 et l'enceinte externe 2 est mis sous pression, par exemple par l'intermédiaire d2un alésage transversal radial 25 ménagé dans l'enceinte externe 2. La pression du liquide contenu dans 35 l'espace intermédiaire 3 applique un effort de compression circon-férentiel à l'enceinte interne 1. Le liquide contenu danè l'espace intermédiaire 3 est mis sous pression à un degré tel que lorsque le liquide 26 est mis sous pression dans l'alésage 16 de l'enceinte 7009334 5 2035001 interne 1 en soumettant le plongeur 21 à une charge, l'enceinte interne n'est soumise qu'à des contraintes de compression ou des contraintes agissant en compression. Dans ces conditions, l'enceinte interne 1 présente une plus grande résistance à la fatigue que dans 5 le cas d'une enceinte qui n'est pas supportée par un liquide sous pression sur sa surface externe et qui par conséquent subit une déformation due à la tension. A mesure que le liquide 26 est mis sous pression dans l'alésage 16 de l'enceinte interne 1, cette dernière se dilate radialement. La dilatation radiale aux extrémités de l'en-10 ceinte interne 1 se traduit par un glissement entre les surfaces d'extrémité en contact 5 et 10 de l'enceinte interne 1 et les bagues d'étanchéité 4. Ainsi, la dilatation radiale aux extrémités de l'enceinte interne 1 ne se traduit pas par l'application d'une contrainte aux extrémités adjacentes de l'enceinte externe 2. Ceci 15 est un avantage important du récipient sous pression de la présente invention par rapport aux formes antérieures de récipients sous pression soutenus par un liquide dans lesquels, avec un usage répété, les extrémités de l'enceinte externe subissent des contraintes de tension répétées par dilatation et contraction de l'enceinte in-20 terne qui peuvent aboutir à une rupture rapide par fatigue aux extrémités de l'enceinte externe. Si l'une ou l'autre des bagues d!étanchéité 13 en "Uylon" devait subir une défaillance pendant le fonctionnement, le liquide 24 contenu dans l'espace intermédiaire 3 s'échapperait entre les 25 faces en contact 5 et 10 des extrémités de l'enceinte interne 1 et des bagues d'étanchéité 4. Le liquide s'échappant entrerait dans 11 les évidements annulaires/des faces 10 des bagues d8étanchéité 4 et s'échapperait dans l'atmosphère par les fentes radiales 12 qui relient les évidements annulaires 11 au bord interne des bagues d'é-30 tanchéité 4. Dans le cas de la bague d'étanchéité inférieure 4, le . liquide s'échappant par les fentes radiales 12 passe à travers l'espace intermédiaire 20 défini entre le bouchon 6 et le bord interne de la bague d'étanchéité inférieure 4, puis dans le conduit 19 du bouchon d'extrémité 6. 35 Les .dimensions et paramètres de fonctionnement d'un récipient sous pression particulier ayant la forme représentée sur le dessin sont les suivants : Enceinte interne 1, diamètre de son alésage 25,4 mm 7009334 6 2035001 Enceinte interne 1, ' diamètre externe 95,25 mm Enceinte externe 2, diamètre de lsalésage 101,6 mm Enceinte externe 2, diamètre externe 304,8 mm Pression du liquide de soutien 24 contenu 2 5 dans l'espace intermédiaire 3 706b kg/cm Pression de travail du liquide 26 dans 2 l'alésage 16 de lsenceinte interne 1 12560 kg/cm Finalement, une application drun récipient sous pression, comme celui représenté sur le dessin, est la mise en oeuvre d'un 10 procédé d'extrusion hydrostatique. Dans ce cas, le "bouchon d'extrémité 6 a la forme d'vme base de filière présentant au centre un trou longitudinal. Une filière d'extrusion est montée sur la face d'extrémité supérieure du bouchon 6. Un liquide est mis sous près-sion autour d'une billette disposée dans l'alésage 16 de l'enceinte 15 interne 1 de façon que la billette soit extradée à travers la filière et que le produit extradé sorte par le trou longitudinal du bouchon 6„ 7009334 7 2035001 KETODIOATIOMS 1. Récipient sous pression comportant des enceintes cylindriques concentriques interne et externe avec un espace intermédiaire annulaire entre l'alésage de l'enceinte externe et la surface ex-5 terne de l'enceinte interne, récipient caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour mettre sous pression un fluide contenu dans l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et externe, pour appliquer un effort de compression circonférentiel à l'enceinte interne, les extrémités de l'espace intermédiaire entre les enceintes 10 interne et externe étant fermées par des éléments d'étaiichéité qui permettent une dilatation radiale de l'enceinte interne sous l'effet de l'application d'une pression au fluide contenu dans l'alésage de l'enceinte interne,sans que cette dilatation radiale de l'enceinte interne soumette l'enceinte externe à une contrainte. 15 2. Récipient sous pression selon la revendication 1, carac térisé en ce que l'enceinte interne est supportée concentriquement dans l'alésage de l'enceinte externe,sans que cette dernière empêche une dilatation radiale de l'enceinte interne,et les extrémités de l'espace intermédiaire entre les enceintes interne^et externe sont 20 fermées par des éléments d'étanchéité qui permettent une dilatation radiale libre des extrémités de l'enceinte interne,lors de l'appli-' cation d'une pression au fluide contenu dans l'alésage de l'enceinte interne, sans pour autant soumettre les extrémités adjacentes de l'enceinte externe à une contrainte. 25 3. Récipient sous pression selon la revendication 2, carac térisé en ce que le moyen de mise sous pression du fluide contenu dans l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et sxterne est constitué par un passage traversant la paroi de l'enceinte externe. 30 4. Récipient sous pression selon la revendication 2, carac térisé en ce que les extrémités de l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et externe sont fermées par des organes d'étanchéité fixés et scellés dans les extrémités de l'alésage de l'enceinte externe, lesdits organes d'étanchéité ayant des faces d'extrémité 35 en contact avec les faces d'extrémité de l'enceinte interne et des éléments d'étanchéité, en permettant un glissement entre les faces d'extrémité de l'enceinte interne et les faces d'extrémité correspondantes des organes d'étanchéité,- étant prévus pour empêcher le 7009334 3 2035001 fluide sous pression contenu dans l'espace intermédiaire entre les enceintes interne et externe de s'échapper le long des faces d'extrémité de l'enceinte interne et les faces d'extrémité correspondantes des organes d'étanchéité. 5 5. Récipient sous pression selon la revendication 4, caractérisé en ce que les organes d'étanchéité fixés et scellés dans les extrémités de l'alésage de l'enceinte externe présentent des faces d'extrémité annulaires correspondant aux faces d'extrémité annulaires de l'enceinte interne et venant au contact de ces der-10 nières, et les éléments d'étanchéité sont prévus entre les bords externes des faces d'extrémité annulaires de l'enceinte interne et les bords externes des faces d'extrémité annulaires correspondantes des organes d'étanchéité. . 6. Récipient sous pression selon.la revendication 4, 15 caractérisé en ce que les organes d'étanchéité fixés-et scellés dans les extrémités de l'alésage de l'enceinte externe présentent des prolongements cylindriques de même diamètre que le diamètre externe de l'enceinte interne, les prolongements cylindriques des organes d'étanchéité ayant des faces d'extrémité"annulaires en con-20 tact avec les faces d'extrémité annulaires de l'enceinte interne et lesdits éléments d'étanchéité comprenant une bague d'étanchéité flexible en forme de jarretière entourant périphériquement chaque extrémité de l'enceinte interne et l'extz-émité du prolongement cylindrique de l'organe d'étanchéité correspondant. 25 7- Récipient sous pression selon la revendication 4-, caractérisé en ce que l'enceinte interne se compose d'une série annulaire de segments partiellement annulaires ayant' des faces radiales en contact, l'alésage de l'enceinte interne étant recouvert d'une chemise, et en ce que les organes d'étanchéité fixés et scel-30 lés dans les extrémités de l'alésage de l'enceinte externe présentent des prolongements cylindriques de aême diamètre que le dia— :-.:ître externe de l'enceinte interne, Les prolongements cylindriques ■les organes -i ' etanche~± ':e z.% .'.es rmétiquement "..es . BAD ORIGINAL rr~«v 7009334 9 2035001 extrémités des prolongements cylindriques des organes d'étanchéité. S. Récipient sous pression selon la revendication 4, caractérisé en ce que les organes d'étanchéité prévus aux extrémités de l'alésage de l'enceinte externe sont de forme annulaire pour 5 pouvoir fixer un "bouchon dans une extrémité de l'alésage de lrenceinte interne et ' en assurer 1'étanchéité et permettre l'entrée d'un plongeur soumis à la pression" du fluide dans l'autre extrémité de l'alésage de l'enceinte interne.