Brevet FR2074745A1 — publié le 19711008

La présente invention concerne un dispositif de fermeture de récipient sous pression du type comprenant un disque obturateur qui est serré sur un joint annulaire supporté par le récipient et est soumis lors de sa mise en place à une contrainte préalable agissant en sens opposé de la pression à l'intérieur du récipient . Cette contrainte est généralement obtenue grâce à une pression mécanique exercée sur la face extérieure du disque qui provoque la déformation de celui-ci en direction de l'intérieur du récipient . L'élèvation de la pression à l'intérieur de ce meme récipient provoque une déformation en sens inverse qui réduit, annule ou inverse la courbure du disque . Une telle pré contrainte assure l'étanchéité en l'absence de pression .Les disques des obturateurs de ce type sont donc soumis à des déformations importantes et par suite les joints d'étanchéité subissent des fatigues irrégulières qui risquent de nuire au maintien prolongé d'une étanchéité efficace si le récipient doit être utilisé pendant une durée prolangée et/ou ouvert fréquemment La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en rendant plus régulière la pression sur le joint, ce qui permet de prolonger son efficacité Cette invention a pour objet un dispositif de fermeture d'un récipient sous pression dont l'orifice est muni d'un rebord annulaire interne de support d'un joint d'étanchéité, comportant un disque obturateur d'appui sur le joint et un anneau de serrage fixé de manière réglable dans l'orifice, dispositif qui comporte une première butée annulaire externe de serrage du disque sur le joint et également à proximité de son centre et une seconde butée annulaire, coaxiale à la première, de limitation de la déformation du disque sous l'effet de la pression intérieure du récipient, cette seconde butée étant trop courte pour permettre son contact avec le disque soumis à une pression de serrage, en l'absence de pression à l'intérieur du récipient Lors du serrage de mise en place du dispositif de fermeture, le disque obturateur est fléchi vers l'intérieur du récipient, de telle sorte qu'il est maintenu contre le joint d'étan- chéité par la butée externe mais reste à une légère distance d la butée interne .Par contre lors de la mise sous pression de l'intérieur du récipient le disque est poussé contre la butée interne qui limite sa déformation vers l'extérieur et en même temps améliore l'appui sur le joint. La déformation du disque est donc réduite tandis que le contact étanche du disque et du joint est amélioré Divers autres avantages et caractéristiques de l'in vention ressortiront d'ailleurs de la description ci-dessous de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés La figure 1 est une vue en-cDupe longitudinale du dispositif en position de Serrage, moitié en l'absence de pression dans le récipient,- moitié en présence de cette pression La figure 2 est une coupe longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif, avant serrage sur le récipient Le récipient 1 à obturer peut être d'un type quelconque . Ce peut-être par exemple un caisson de réacteur nucléaire muni d'un ou plusieurs orifices, un -canal de réacteur nucléaiw re qui doit être fermé à l'-une ou à ses deux extrémités ou tout autre récipient destiné à contenir un fluide sous pression . Dans tous les cas l'orifice 2 de ce récipient I est muni, ainsi que montré sur le dessin, d'une bride annulaire interne 3 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, supporte un joint d'étanchéité 4 Le dispositif de fermeture comporte un disque 6, légèrement flexible, destiné à venir s'appliquer sur le joint 4 et à o-bturer l'orifice 2 du récipient .S-ur sa face opposée audit joint 4 ce disque est solidaire d'un axe 8 traversant la partie centrale de l'orifice 2 et faisant saillie à l'extérieur du récipient de manière à pouvoir etre relaté à tout organe mécanique approprié ( non représenté ) permettant d'-exercer une pression sur le centre du disque . Autour de l'axe 8 est enfilé un anneau de serrage 10 maintenu dans l'orifice 2 du récipient 1 par tout moyen connu tel que filetage, système à balonn-et*e, biellette ou autre, permettant de régler sa position axiale par rapport à la paroi Il dudit orifice 2 .Dans le mode de réalisation représenté l'anneau 10 est vissé dans cette paroi il gracie à n filetage 12. tPanneau 1D comporte sur sa surface intérieure deux butées annulaires 14 et 16 qui lui sont coaxiales . La première T4 est proche du filetage 12 et appuie par suite sur le disque Q à proximité des joints 4 lorsque l'anneau 10 est suffisamment vissé dans la paroi 11 . La seconde butée 16 qui est située à proximité de l'axe 8 est légèrement plus épaisse que la butée 14. Elle est toutefois suffisamment courte pour ne pas entrer en contact avec le disque tant que la pression à l'intérieur du récipient n'est pas supérieure à la pression exercée sur le disque par le serrage de l'anneau 10 Lors de la mise en place du dispositif sur le récipient, le disque est posé sur le joint 4 puis une pression mécanique est exercée sur l'axe 8 et donne au disque 6 une flèche telle que celle indiquée en pointillés sur la moitié gauche de la figure 1 . La position de l'anneau de serrage 10 est alors réglée de façon que la butée externe 14 maintienne le disque en contact étroit avec le joint 4 . La pression sur l'axe 8 est alors relâchée . Le disque n'est plus maintenu que par la butée 14 et sa flèche se réduit légèrement .Le disque prend par exemple la position représentée en traits pleins sur la partie gauche de la figure 1 Pendant la mise en place de l'obturateur le récipient 1 est à une pression voisine de celle qui règne à l'exti- rieur . Lorsqu'ensuite la pression s'élève à l'intérieur de ce récipient et dépasse la pression exercée par l'anneau 10, la partie centrale du disque 6 est repoussée vers l'extérieur . L'axe 8 est soulevé et le disque 6 vient en contact avec.la butée 16 ( moitié droite de la figure 1 ) . Cette butée 16 empêche toute augmentation de la déformation du disque qui peut être plus ou moins serré contre elle mais est immobilisé . De plus elle joue le rôle de pivot de redressement du disque et de renforcement de son appui sur le joint 4 La déformation qu'est susceptibl-e de subir le disque est donc relativement limitée et par suite l'élasticité du joint peut aisément être conservée quelle que soit la durée d'utilisation du dispositif L'efficacité et-la durée de vie du-joint peuvent de plus être améliorées grâce à la connaissance des efforts qutil subit .En effet ce joint est soumis d'une part à un effort dO à la pression à l'intérieur du récipient, qui est essentiellement fonction- non seulement de cette pression qui est connue mais de la position de la butée 16 par rapport à l'axe du disque et du récipient et est pratiquement indépendant de l'effort mécanique préalablement exercé et d'autre part à un effort-dO à la force mécanique de serrage qui elle est fonction de l'effort préalable exercé et de la position de la butée 14, c'est-à-dire également de deux éléments déterminés à l'avance On constate par ailleurs quelea butée 14 peut être placée extrêmement près du joint 4 ce qui facilite la multiplication de l'effort de mise en place Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, le disque est plat à la fois sur sa surface interne et sur sa surface externe .Toutefois pour lui donner plus d'élasticité et permettre un déplacement plus grand de la partie correspondant à la butée 16, ce disque peut avoir la forme représentée sur la figure 2 . il comporte alors un bossage 18 constituant la butée de serrage 14 ou situé au droit de celle-ci et un creux 20 . La réduction de l'épaisseur en 20 donne à un tel disque une souplesse plus grande tout en permettant de lui conserver une résistance suffisante pour les efforts qu'il doit subir Dens certains c-s il pourrait par ailleurs être intéressant de monter la butée 16 dans un évidement de l'anneau 10 et d'interposer un ressort à course limitée entre cette butée et ler dit anneau, de façon à permettre à cette butée 16 d'exercer un effort déterminé sur le disque Le disque lui-même pourrait être réalisé non plus en une seule pièce mais au moyen d'un empilement de disques enfilés par exemple sur un axe porté par le disque inférieur et rendu solidaire de l'axe de pression 8 Selon une autre variante de réalisation, la butée 16 pourrait être constituée par un épaulement interne de l'alésage central 22 de l'anneau 10 . L'axe de pression 8 serait alors muni d'un épaulement externe venant buter contre cet épaulement interne ne de l'anneau et limitant la déformation de l'ensemble du disque . Ces variantes de réalisation n'ont pas été représentées pour ne pas compliquer le dessin Diverses autres -modifications -pourraient d'ailleurs être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du cadre de l'invention . Par exemple : l'une et/ou l'autre des butées 14 et 16 pourraient être formées par une pluralité d'éléments disposés selon un cercle; l'axe de pression peut être solidaire d'un organe extérieur et être introduit dans l'alésage 22 de l'anneau 10 lors du Serrage; les butées peuvent être de même épaisseur ou avoir des épaisseurs différentes ; le joint 4 peut être solidaire du disque 6 ou constitué par la bri- de 3 elle-même . REVENDI CATIONS 1. Dispositif de fermeture d'un récipient sous pression dont l'orifice est muni d'un rebord annulaire interne de support d'un joint d'étanchéité, comportant un disque obturateur d'appui sur le joint, un anneau de serrage fixé de manière réglable dans ltorifice et une première butée annulaire externe de serrage du disque sur le joint, dispositif qui comporte également, à proximité de son-axe, une seconde butée annulaire, coaxiale à la première, de limitation de la déformation du disque sous lleffet de la pression intérieure du récipient, cette seconde butée étant trop courte pour permettre son contact avec le disque soumis à une pressionde serrage, en de pression à l'intérieur du récipient 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la butée de limitation de la déformation du disque est formée par un épaulement interne de l'anneau de serrage coopérant avec un épaulement externe de l'axe de pression 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en-ce que la butée de limitation de la déformation est montée sur l'anneau de serrage par l'intermédiaire dtun ressort à course limitée