Brevet FR2094179A1 — publié le 19720204

i 2094179 La présente invention concèrne les dispositifs d'obturation par bouohon vissé de récipients métalliques soumis à des pressions internes élevées* et plus particulièrement une nouvelle forme de congé raccordant le dégagement de paroi inté-5 rieure du récipient au premier filet du taraudage de celui-ci, afin de diminuer les contraintes dans la zone de la partie obturée du récipient lorsqu'il est en pression élevée» Dans les récipients sous pression comportant des bouchons de fermeture vissés, on sait que,lorsque le filetage se 10 termine en biseau, des contraintes locales extrêmement élevées sont développées dans la paroi du récipient» De ce fait, pour les systèmes d'obturation par vis, il est classique- d'éliminer les bords en biseau et de n'utiliser quë des sections complètes de filets. Lorsqu'on forme un taraudage dans un récipient, on 15 usine d'abord le filetage* puis ensuite en constitue un congé radial de grand rayon dans le dégagement, raccordant le premier filet pour diminuer la concentration de contraintes» Ce congé usiné présente la même forme radiale en chaque point de la circonférence constituant l'intersection d'un plan perpendiculaire 20 à l'axe du récipient avec la paroi intérieure de celui-ci. Bien que ce congé radial diminue les concentrations d'efforts par rapport au cas où le raccordement ne présente pas de congé, des concentrations importantes d'efforts persistent malgré tout» De ce fait, la section transversale des parois du 25 récipient doit être surdimentionnée pour assurer des coefficients de sécurité suffisants« En outre, lorsque l'extrémité en biseau du filet est ensuite supprimée, le congé de raccord est également supprimé le long du filet à l'exception de l'extrémité de celui-ci. Ce fait augmente la concentration de contraintes locales élevées 30 dans le raccordement du dégagement au filet. L'invention a donc pour objet un dispositif d'obturation à vis de récipients à pressions élevées, comportant des éléments filetés mâle et femelle complémentaires, la partie taraudée femelle étant dégagée au-dessous du premier filet porteur du 35 taraudage, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'élément femelle taraudé comporte un congé constituant un raccord géométrique entre le dégagement et ce premier filet porteur. 71 Î0031 2 2094179 De préférence, ce premier filet porteur est en hélice* le raccord géométrique suit ce filet hélicoïdal. Le congé a une elliptique et peut suivre ou non le filét hélicoïdal. Dans ce dernier cas* il peut avoir la même forme en chaque point 5 le long de la circonférence d'intersection de la paroi intérieure du récipient avec un plan perpendiculaire à l'axe de celui-ci. Cette réalisation de l'invention répartit les efforts résultant de la mise sous pression du récipient* dans le dégagement du filetage* ce qui réduit la concentration de contraintes. 10 De ce fait* la paroi du récipient à fermeture vissée peut être moins épaisse que celle de récipient de genre antérieur. D'autres objets et caractéristiques de l'invention r-essortiront plus clairement de la description qui va suivre* donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif* ainsi que 15 des dessins annexés dans lesquels s - la figure 1 est une coupe axiale d'un obturateur qui est vissé à un récipient à haute pression s - la figure 2 est une coupe axiale à l'échelle agrandie de la partie de dégagement du taraudage du récipient de la 20 figure 1 j - la figure 3 est une coupe en perspective à partir du plan 3-3 de la figure 2* montrant la partie de dégagement de filetage de l'invention * après l'opération initiale d'usinage* - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 25 montrant le congé après opération de finition s et - la figure 5 est un graphique permettant de comparer la répartition de la charge,appliquée à la paroi du récipient dans le cas d'un taraudage classique* à celle dans le cas du dispositif de l'invention. 30 Le récipient à haute pression 10 des figures 1 et 2 peut être de n'importe quelle forme, et seule une partie de celui-ci comportant une ouverture taraudée 12 est représenté* un bouchon fileté 14 étant vissé dans cette ouverture taraudée pour obturer le récipient. 35 La paroi 16 du récipient comporte une partie de déga gement 18 située sous le premier filet 20 du taraudage c'est-à-dire le filet disposé le plus près de l'intérieur du récipient. 71 10031 2094179 La partie 22 de la paroi 16 du récipient qui relie le dégagement 18 au premier filet 20 a la forme, dans cet exemple de réalisation, d'un quart d'ellipse comme indiqué sur la figure 2. La courbure la plus prononcée du con&é elliptique 22 est voisine du premier 5 filet 20. Ce congé 22 s:evase ensuite vers le bas selon un rayon de courbure croissant et se raccorde à la paroi piiicipale 16. Un congé elliptique de ce type réduit la concentration de contraintes au voisinage du premier filet lorsque le récipient est sous pression, d'une manière beaucoup plus efficace qu'un 10 congé radial. Dans la forme de réalisation préférée de 1'invention le rapport entre le plus grand diamètre a du congé elliptique 22 à son- plus petit diamètre- b est de quatre à un. D'autres rapports de ces diamètres peuvent- être utilisés en fonction des particularités d'un récipient donné, et la section peut être plus grande 15 ou moins grande qu'un quart d'ellipse. Dans certains cas, par exemple pour des récipient^ comportant tin filetage discontinu tel qu'un filetage de culasse, I'.: congé elliptique a la mê/i'.e forme, sous les filets, sur une circonférence d!intersession de la paroi intérieure 16 avec un 20 plan perpendiculaire à 1 axe central 24 du récipient. La concentration de contraintes un congé de cette forme est; inférieure à celle induite dans un ongé radial symétrique. Dans une for-irs de réalisation préférée, le congé 22 n'est p^5 symétrique par rapport à l'axe central 24 mais est 25 agencé de manière à suivr:; l'hélice décrite par le premier filet 20, De ce fait, tous les saints de la surface inférieure du premier filet hélicoïdal ;i0 sont raccordés au dégagement 18 par 1g congé elliptique 22. En général,-, co : usinage s'effectue sur un tours au 30 moyen de la vis mère iit-i"'i&é* pour effectuer le taraudage de l'ouverture 12o L'opération est terminée manuellement dans les zones ou il est impossible d'introduire l'outil de coupe en raison du manque d'espace. Tout* .ois, d'autres procédés peuvent être utilisés pour réaliser iongé de l'invention. 35 Sur la, figure un? partie du congé 22 est représentée après l'opération de teu- ego décrite ci-dessus et avant l'opération de finition Ta figure. 4 représente la même partis 71 10031 4 2094179 du congé après enlèvement à la main de l'excès de matière 26 (figure 3) laissé par l'opération de tournage» Une partie en coin 28 du début de filet est abattue pour donner à celui-ci de l'effacement et y éviter une surcharge. 5 La surface partiellement elliptique délimitant le. congé de l'invention présente une efiicacité maximale pour la distribution des contraintes lorsque le grand diamètre de l'ellipse par rapport au plus petit diamètre est de quatre à un. Le graphique de la figure 5 permet d'apprécier l'amé-10 lioration de la répartition des contraintes dans un récipient à obturateur classique. Les distances axiales du premier filet du récipient sont indiquées en abscisses, et les contraintes combinées Induites dans les filets rigides sont portées en ordonnées. On voit sur la courbe JO que les contraintes induites dans la paroi 15 16 du récipient au voisinage du premier filet 20 sont extrêmement concentrées lorsque le filet est raccordé à la paroi par un congé de forme classique. Le congé elliptique hélicoïdal 22 diminue la concentration des contraintes par une meilleure répartition de celles-ci* comme on le voit sur- la courbe 32. 20 N'importe quel dispositif obturateur classique peut être utilisé pour assurer l'étanchéité du récipient* et notamment le dispositif décrit dans le brevet britannique n° 1.012.119., De ce qui précède* on voit que l'invention permet de réaliser une x-etenue mécanique qui empêche le bouchon obturateur d'être arraché >3 par la haute pression régnant dans le récipient. Ce dispositif est adaptable à tous les systèmes d'obturation de récipients soumis à de hautes pressions internes. Bien entendu* la description n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 10031 5 2094179 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'obturation de récipient, à haute 5 pression interne* par vin élément mâle fileté vissé dans un taraudage complémentaire qui comporte un dégagement ménagé sous le premier filet intérieur* ce dispositif étant caractérisé en ce que la partie femelle comporte ion congé constituant un raccord géométrique entre le dégagement et ledit premier filet 10 du taraudage. 2. Dispositif selon la revendication 1* caractérisé en ce que le premier filet du taraudage de l'élément femelle est en hélice* et que le congé de raccord suit ce filet hélicoïdal sur son trajet. 15 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le congé a un profil elliptique. 4. Dispositif selon la revendication J>, caractérisé en ce que le profil du filet est un quart d'ellipse dont la courbure la plus accentuée est voisine dudit premier filet. 20 5« Dispositif selon la revendication 3 ou 4* caractérisé en ce que le rapport du plus grand diamètre au plus petit diamètre de l'ellipse est de quatre à un.