Brevet FR2028984A1 — publié le 19701016

î 2028984 Pour le serrage et le desserrage cles éléments filetés utilisés dans les assemblages à brides, notamment poux assembler des pièces d'un carter de turbine, on connaît déjà différents procédés. On connaît notamment des procédés impliquant 5 un chauffage électrique des boulons d'assemblage. Pour le serrage des boulons on chauffe ceux-ci à une température provoquant une dilatation telle de la tige de la vis, qu'on obtient ensuite à l'état refroidi la contrainte de traction désirée. A l'état chauffé, les boulons peuvent être serrés sans grand effort et ils 10 fournissent une fois froid la pression de contact désirée. On peut desserrer les assemblages à brides de la même façon , en chauffant de nouveau les boulons qu.i se dilatent alors suffisamment pour permettre un desserrage facile des éléments filetés. Dans un procédé connu, le chauffage électrique des boulons se fait par rayonnement, en introduisant des éléments chauffants dans les vis creuses des boulons, le fait de prévoir un canal de chauffage affaiblit cependant de façon sensible la seotion efficace des boulons de faible diamètre, une compensation de cet affaiblissement de la résistance étant difficile par suite du. 20 manque de place dans le cas des turbines à haute pression. De plus, le fait que la chaleur circule dans les vis de l'intérieur vers l'extérieur peut provoquer d'importantes contraintes thermiques. Afin d'éviter un long chauffage par rayonnement de la vis - ce qui est indésirable - on a déjà proposé un agencement 25 qui chauffe les vis creuses au moyen d'un chauffage par résistance utilisant un conducteur bifilaire introduit dans la cavité de la vis. Dans le brevet allemand 1 166 213, le conducteur se compose de deux électrodes isolées l'une par rapport à l'autre, chaque électrode étant appliquée sous pression contre la 50 paroi de la cavité de la vis creuse, de manière électriquement conductrice à l'aide d'une douille de contact fendue, une électrode étant chaque fois associée à une extrémité de la vis. Ici encore, on est cependant en présence d'un affaiblissement de la section efficace de la vis en raison du canal central ; par 35 ailleurs, d'importantes contraintes thermiques peuvent avoir leur siège dans le boulon, la présente invention se propose maintenant de montrer un procédé permettant le serrage et le desserrage de boulons sans canal de chauffage avec une précontrainte donnée et sans risque de contraintes thermiques préju-40 diciables. 70 02326 ii ZUZ070*t la présente invention concerne encore un dispositif permettant avantageusement la mise en oeuvre du procédé précité0 la présente invention concerne notamment le montage d'un carter de turbine et a pour objet un procédé de serrage et 5 de desserrage des boulons d'un assemblage à brides par chauffage électrique au moyen d'électrodes placées de façon électriquement conductrice à deux endroits distincts du corps du boulon, celui-ci étant chauffé par le courant qui le traverse pour aller d'une électrode à l'autre, l'invention réside dans le fait que les é-10 lectrodes sont pressées contre les surfaces frontales des têtes de vis ou embouts filetés qui font saillie sur les brides d'assemblage o lorsqu'on utilise des axes à embouts filetés, les embouts filetés servent de surfaces de contact pour le passage du. courant, alors qu'en utilisant des goujons le passage du courant 15 jusqu'à l'extrémité filetée implantée dans la'bride est obtenu, en disposant l'électrode pratiquement dans l'axe du trou borgne ménagé dans la bride et en prévoyant une surface de contact suffisante entre la bride et l'extrémité du goujon implanté dans la bride» 20 Dans le cas d'axes à embouts filetés, il est avan tageusement prévu, pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, d'utiliser des vis pour la fixation des électrodes, ce qui permet d'obtenir la pression de contact nécessaire. Pour cela il suffit de prévoir dans les surfaces frontales des em-25 bouts des trous taraudés dont le diamètre est faible par rapport à celui de la tige. Ces trous taraudés restent pratiquement sans influence sur le pouvoir de serrage et la résistance mécanique des éléments filetés d'assemblage,, la présente invention- se rapporte encore à un dis-30 positif permettant avantageusement la mise en oeuvre du procédé précité et caractérisé par le fait que les électrodes se présentent sous la forme de pattes de contact à large surface et qu'elles sont munies, sensiblement au centre de gravité des surfaces de contact associées aux éléments'filetés ou aux brides, 35 de vis de fixation qui s'engagent dans des trous taraudés corres-» pondants prévus sur les surfaces frontales des éléments filetés ou encore sur les brides. Si la résistance de passage entre l'élément fileté à chauffer, les écrous et les brides est insuffisante, il convient de prévoir entre l'un des écrous et la bride 40 une isolation permettant d'éviter les courants dérivés. Suivant 70 02326 3 2028984 une caractéristique de l'invention il est prévu, par conséquent, afin d'éviter que des courants dérivés indésirables ne traversent la bride, d'utiliser unilatéralement une cale isolante entre l'écrou et la bride. 5 l'avantage obtenu par la mise en oeuvre de la pré sente invention réside essentiellement dans le fait de la suppression du canal de chauffage abaissant la résistance mécanique du noyau de l'élément fileté» Il en résulte un abaissement non négligeable du prix de revient dans le cas d'éléments en maté-10 riaux réfractaires. Grâce à une utilisation plus rationnelle des éléments filetés, on peut faire en sorte que les brides restent relativement petites. On diminue également les risques d'accident, étant donné que le serrage et le desserrage de ces éléments se fait à la main, c'est-à-dire sans coups de marteau, 15 et que la tension de chauffage peut être inférieure à 10 T. Pour mieux comprendre l'objet de l'invention on va décrire à titre indicatif et non limitatif un mode de réalisation avantageux d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé précité. Sur le dessin : 20 la figure 1 est une vue partielle en coupe des deux brides à assembler d'un carter de turbine avec le détail d'un axe d'assemblage avec dispositif de chauffage rapporté, toutes les pièces n'aidant pas à la compréhension de l'invention ayant été supprimées î 25 la figure 2 représente de façon analogue l'assem blage d'un carter de turbine au moyen de goujons. l'axe à embouts filetés 1 représenté sur la figure 1 est utilisé conjointement avec d'autres axes filetés similaires non représentés sur le dessin pour assembler de façon étan-30 che à la vapeur les deux brides 2, 3 d'un carter de turbine, l'élément fileté d'assemblage se compose d'un axe 1 avec une tige la, des embouts 1b munis d'un filetage le. ainsi que les écrous ld, vissés sur les embouts filetés, l'écrou là, supérieur est représenté en coupe axiale. Entre la tige la. de l'axe 35 fileté et le trou 4 des brides existe une fente 5 qui peut être remplie d'une matière bonne conductrice de la chaleur, par exemple de la poudre de graphite (non représentée sur le dessin). Ifin que les efforts de serrage soient suffisamment élevés dans le plan de joint 10 du carter, il faut obtenisaane pression de 40 contact très élevée en serrant les écrous ld, la tige la de 70 02326 4 2028984 l'axe étant sollicitée en traction dans la zone de déformation élastique. Pour le serrage de l'écrou ld, l'axe fileté 1 et plus particulièrement sa tige la est chauffée électriquement jusqu'à une température donnée pour laquelle on obtient une dilatation Al 5 de l'axe 1, de façon que le serrage de l'écrou ld se fait sans grand effort» Pour le desserrage on procède de façon analogue, c'est-à-dire qu'on commence par chauffer l'axe fileté 1. Pour chauffer l'axe fileté, on presse, conformément à l1invention,les électrodes 7, 8 contre les surfaces frontales 9, 10 des embouts 10 lb faisant saillie sur les brides 2, 3 et on fait circuler entre les deux électrodes, en passant par l'axe fileté 1 et notamment sa tige la, un courant électrique d'intensité ou de densité suffisante pour que la tige la soit chauffée jusqu'à la température prévue et se dilate axialement de la valeur définie ci-dessuso 15 Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les deux embouts lb sont disponibles pour servir de surfaces de fixation pour les deux électrodes 7 et 8» Ces dernières se présentent sous la forme de larges pattes de contact qui sont munies de vis de fixation 11, 12 agencées sensiblement à l'emplacement dù 20 centre de gravité des surfaces de contact 7a, 8a s'appuyant sur les surfaces frontales 9,10 de l'axe fileté 1» Ces vis de fixation 11, 12 sont vissées dans des trous taraudés 13 dont seul le trou, taraudé supérieur est représenté en détail» Les trous taraudés 13 sont relativement petits par rapport au diamètre des 25 embouts filetés lb ; ils sont cependant suffisamment grands pour obtenir au moyen des vis de fixation 11 et 12 des pressions de serrage et de contact suffisantes pour les électrodes 7, 8. les éleetrodes 7, 8 sont prolongées par des tresses d'alimentation en courant 7b, 8b qui sont assemblées aux endroits 14 par des 30 boulons non représentés en détail, afin d'obtenir des surfaces de passage de courant suffisamment importantes» lorsque l'axe fileté 1 est chauffé, l'écrou supérieur ld et/ou l'écrou inférieur ld peuvent être serrés ; dans le cas d'un assemblage initialement serré, il est cependant également possible de desser-35 rer sans grand effort les écrous ld. Une fois l'opération de chauffage terminée, les électrodes 7, 8 peuvent être déposées après avoir desserré les vis de fixation 11, 12 et rapportées sur l'axe fileté suivant» Il est toutefois possible de prévoir une multitude de telles électrodes 7, 8 pour pouvoir chauffer 40 simultanément plusieurs axes filetés* Pour éviter l'apparition 70 02326 5 20289S4 de Gourants dérivés indésirables dans les brides 2, 3 on dispose sur la face 2a de la bride^ 2 une cale isolante 15* Grâce à cette eale isolante placée entre l'écrou ld et la bride 2 on a la certitude que le courant de chauffage passe uniquement dans l'axe 5 fileté 1. Les tresses de raccordement 7b, 8b des électrodes 7, 8 ne sont pas représentées dans le détail ; elles sont de forme classique et peuvent être raccordées à une source d'alimentation non représentée, par exemple l'enroulement à basse tension et 10 haute intensité d'un transformateur dont la tension secondaire est égale à 10 Y. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les deux brides 2* et 3* sont assemblées au moyen de goujons 1' dont un seul est représenté sur le dessin. Dans ce cas, le 15 passage du courant vers l'extrémité 16 du goujon implanté dans la bride 3' est assuré par le fait qu'on dispose sur la surface extérieure de la bride 31 une électrode 8', représentée de façon schématique et disposée environ dans le prolongement du trou, boignetaraudé 17 î par ailleurs,on prend soin de prévoir des sur-20 faces de contact suffisantes 18, 19 entre la bride 3' et l'extrémité 16 du goujon. Les surfaces de contact sont constituées par les surfaces juxtaposées du trou taraudé 18 de la bride 3* et du filetage 19 pratiqué dans l'extrémité 16 du goujon ; de plus la surface frontale 20 de l'extrémité 16 du goujon, s'appuie sur 25 le fond 21 du trou borgne taraudé 17. Pour les pièces servant à la fois dans les deux variantes, on a conservé les références que ces pièces portent sur la figure 1. Les flèches 22 que l'on retrouve dans les deux figures symbolisent sehématiquement les lignes de courant. On voit que le flux électrique provoque un chauf-30 fage régulier des axes filetés 1 et des goujons 1* sur toute la section transversale, sans qu'il faille craindre l'apparition de contraintes thermiques indésirables® L'électrode 8' est, de manière analogue à l'électrode 7, fixée par des vis de fixation appropriées sur la surface de la bride 31» dans le prolongement 35 de la tige du goujon. Pour la fixation électriquement conductrice des électrodes il serait également pensable d'utiliser un serre-joint isolé à la place des vis de fixation 11c 70 02326 6 2028984 REVBlDIgilIONS lo Procédé de serrage et de desserrage d'éléments filetés tels que des axes, filetés ou. des goujons se rapportant à des assemblages à brides, notamment dans le cas d'un ear-5 ter de turbine, en utilisant un chauffage électrique au moyen d'électrodes reliées de façon électriquement conductrice à des endroits distincts du corps de l'élément fileté chauffé par le courant électrique circulant d'une électrode à l'autre et le traversant, caractérisé par le fait qu'on applique les électrodes 10 contre les surfaces frontales des embouts filetés faisant saillie sur les brides, dans le cas d'un axe à embouts filetés, les deux embouts filetés constituant respectivement la surface d'appui des électrodes, et que le passage du courant vers l'extrémité d'un goujon implanté dans la bride est obtenu par le fait qu'on rappor-15 te l'électrode correspondante extérieurement sur la bride, sensiblement dans le prolongement du trou borgnetaraudé ménagé dans la bride, et qu'on prévoit une surface de.contact suffisante entre la bride et l'extrémité implantée du goujon» Dispositif de mise en oeuvre du procédé sui-20 vant la revendication 1, caractérisé par le fait que les électrodes se présentent sous la forme de pattes de contact plates qui sont munies de vis de fixation placées sensiblement au centre de gravité des surfaces de contact des électrodes appliquées sur les éléments filetés ou les brides, ces vis de fixation étant 25 vissées dans des trous taraudés ménagés dans les surfaces frontales des éléments filetés ou des brides0 3o Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une cale isolante est prévue unilatéralement entre un écrou et la bride associée, afin d'éviter que des cou-30 rants.dérivés indésirables ne traversent la bride»