Brevet FR2135605A1 — publié le 19721222

L'invention, a pour objet un raccord de conduits destine à • raccorder des conduits adjacents sensiblement alignes en tenant compte d'éventuels défauts d'alignement, de la dilatation et du retrait de ces conduits. 5 De nombreux problèmes sont soulevés par les raccords des gros conduits que l'on rencontre dans les usines de production d'énergie et dans des usines analogues pour faire circuler des gaz corrosifs chauds chargés de particules solides depuis les chambres de combustion jusqu'aux cheminées. Les ouvertures de 1Q conduits adjacents présentent souvent des défauts d'alignement angulaire, latéral ou en torsion. Cet état de choses se complique du fait de la dilatation et du retrait des conduits provoqués par les gaz chauds qui y circulent. Un raccord de conduits communément utilisé dans ces conditions comporte normalement deux 15 cadres ouverts, rectangulaires ou circulaires, raccordés par un manchon souple à travers lequel circulent les gaz. Les conditions en service sont sévères. Les gaz chauds sont corrosifs. Les cendres volantes sont abrasives et deviennent également corrosives en présence d'eau. On utilise communément entre les cadres un 20 tissu souple imprégné d'une composition caoutchouteuse ou des manchons métalliques ondulés pour tenir compte du déplacement relatif entre ces cadres. Ces manchons, souples ou extensibles, doivent être protégés contre l'action des gaz corrosifs. C'est un but de l'invention de fournir un raccord pour rac-25 corder, en tenant compte des problèmes soulevés ci-dessus, des ouvertures de conduits destinés à la circulation de gaz corrosifs chauds chargés de particules solides. C'est un autre but de l'invention de fournir un manchon installé à l'intérieur d'un tel raccord pour en protéger d'autres 3Q parties contre les cendres volantes et contre les gaz corrosifs chauds. C'est un autre but de fournir une protection pouvant se déplacer dans les trois dimensions pour tenir compte du mouvement relatif ou'des défauts d'alignement entre les ouvertures des con-35- duits. La présente invention procure un raccord de conduits pour raccorder des conduits adjacents sensiblement alignés en tenant compte d'éventuels défauts d'alignement, de la dilatation et du retrait de ces conduits, caractérisé en ce qu'il comporte deux 72 15708 2 2135605 cadres rectangulaires ouverts et axialement espacés l'un de l'autre, un manchon raccordant ces cadres d'une manière souple, ces cadres étant agencés pour se raccorder aux extrémités correspondantes des conduits, des jeux de plusieurs plaques comportant des parties en 5 contact télescopique coulissant intime l'une avec l'autre de façon à constituer un écran contre les gaz corrosifs chauds, ces plaques étant raccordées aux cadres correspondants et recouvrant la distance entre ces cadres à l'intérieur du manchon, les parties de ces plaques raccordées aux côtés des cadres pouvant basculer 10 de façon étanche par rapport aux cadres, le contact coulissant entre les plaques et leur possibilité de basculer de façon étanche par rapport aux cadres permettant de former un écran tenant compte du mouvement relatif entre le premier cadre et le second et laissant circuler les gaz corrosifs chauds. 15 L'invention sera plus aisément comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel : la figure 1 représente une installation de combustion dans une usine de production d'énergie, où l'on voit les conduits de 20 circulation des gaz d'échappement chauds et le montage des raccords de conduits ; la figure 1A indique la manière de représenter les joints de dilatation de la figure 1 ; la figure 2 représente une disposition de conduits où sont 25 illustrées les diverses directions dans lesquelles un déplacement s'exerce sur le raccord ; les figures 3a à 3e représentent divers types de défauts d'alignement ou de déplacement relatif entre deux conduits adjacents ; 30 la figure 4 est une vue frontale du joint de dilatation ; la figure 5 est une vue en perspective de ce même joint de dilatation ; la figure 6 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, prise selon la ligne 6-6 de la figure 4 ; 35 la figure 7 est une vue en coupe transversale, similaire à celle de la figure 6, mais représentant les cadres déplacés latéralement j la figure 8 est une vue en coupe transversale, similaire à celle de la figure 6, mais représentant les cadres rapprochés 72 15708 3 2135605 l'un de l'autre ; la figure 9 est une vue en perspective d'une partie de l'écran de protection ; la figure 10 est une vue en coupe transversale prise selon 5 la ligne 10-10 de la figure 9 ; la figure 11 est une vue explosée montrant les éléments de la figure 9 ; la figure 12 illustre des déplacements relatifs de l'écran ; la figure 13 représente les plaques de protection déplacées 10 longitudinalement l'une par rapport à l'autre ; et la figure 14 représente les plaques de protection déplacées à la fois longitudinalement et angulairement. La figure 1 représente une disposition générale d'une partie d'une usine de production d'énergie, représentant en particulier 15 l'installation de conduits à travers lesquels les gaz chauds s'échappent jusqu'à la cheminée. La figure 1A montre comment sont indiqués sur la figure 1 les divers raccords de conduits. Le but de ces raccords ou joints de dilatation est de raccorder les extrémités de conduits adjacents ou d'un appareil et d'un conduit de 20 façon à tolérer des défauts d'alignement et/ou permettre des dilatations ou des retraits thermiqjes entre eux. L'examen de la figure 1 fait apparaître un besoin de raccords en de nombreux endroits pour tenir compte des défauts d'alignement de deux conduits adjacents et/ou pour absorber les dilatations et 25 les retraits entre deux tels conduits. Des déplacements secondaires apparaissent souvent dans des -conduits décalés latéralement.Ainsi, sur la figure 2, on peut observer des déplacements dans plusieurs directions, comme le montrent les flèches A, B, C et D. Par exemple, un déplacement du conduit 10 selon la flèche A provoque un 30 déplacement latéral de ce conduit par rapport au jambage 12 de la cheminée 14. Ce déplacement relatif doit être absorbé par le raccord ou le joint monté entre eux. Par ailleurs, une dilatation linéaire du jambage 12 provoque un déplacement angulaire indiqué par la flèche C. La flèche D indique une déformation en torsion. 35 Tous ces déplacements et ces efforts existent dans une installation de conduits. Les figures 3a à 3e représentent des conduits sensiblement alignés et raccordés par un joint sur lequel s'exerce un certain déplacement relatif. Sur la figure 3a, les deux sections de con 72 15708 « 2135605 duit se déplacent en s'écartant l'une de l'autre. Sur la figure 3b, les deux sections de conduit se déplacent en se rapprochant l'une de l'autre. Sur la figure 3c, les sections adjacentes de conduit se déplacent latéralement l'une par rapport à l'autre. Sur la figure 5 3dj il s'agit d'un déplacement angulaire relatif entre les conduits. Sur la figure 3e, les conduits ne sont plus alignés du fait de mouvements de torsion. La présente invention se propose de tenir compte de tous ces déplacements. Les figures 4 et 5 sont des vues, respectivement de face et 10 en perspective, d'un joint de dilatation selon la présente invention, repéré dans son ensemble en 25- Deux cadres rectangulaires ouverts 26 et' 28 sont disposés de façon à se raccorder par leurs extrémités axiales opposées à des ouvertures de conduits. Ces cadres, qui peuvent être faits en cornières, comportent des rebords 15 retournés vers l'intérieur, lesquels portent eux-mêmes des goujons 27 agencés pour le raccordement avec des ouvertures de conduits. Les cadres 26 et 28 sont raccordés par un manchon souple 40 qui est recouvert à l'intérieur par des moyens de protection. Les figures 6 à 8 sont des vues en coupe transversale à tra-20 vers une paroi latérale du joint de dilatation, prises selon la ligne 6-6 de la figure 4. Les cadres rectangulaires 26 et 28 sont agencés pour être boulonnés ou autrement fixés sur des rebords associés que présentent les extrémités de deux sections de conduit adjacentes. Un cadre rectangulaire en Z entoure chaque cadre 26 25 et 28 et lui est soudé ou autrement fixé le long de sa base 34 de façon à former un joint étanche. Les âmes' verticales 36 de ce cadre en Z se terminent en une ouverture 38 dirigée vers l'extérieur. Un manchon 40, souple et résistant à la chaleur, est logé par ses extrémités opposées dans l'ouverture 38 et y est retenu de 30 façon étanche par des boulons 42 et des bandeaux 44. Un manchon 46 en treillis métallique souple ou en matériau analogue entoure les cadres 26 et 28 et est fixé aux bases 34 des cadres en Z dans le but de délimiter un espace 48. Cet espace est rempli d'un produit d'isolation élastique, par exemple des fibres de verre, pour ré-35 duire le transmission de chaleur vers l'extérieur du raccord, en particulier en direction du manchon 40. Les cadres 26 et 28 et les âmes 36 peuvent être en acier, et de préférence en acier inoxydable lorsque les gaz circulant dans les conduits sont à des températures élevées. 72 15708 5 2135605 Plusieurs plaques recouvrent la distance séparant, les-cadres 26 et 28 et forment un écran qui protège le manchon 40 et les fibres de verre 48 contre l'action des gaz corrosifs chauds charges de particules solides. Certaines plaques peuvent basculer à leurs 5 raccordements aux cadres, tout en maintenant une étanchéité parfaite à ces endroits. Les plaques sont disposées de façon à coulisser en s'emboîtant les unes dans les autres pour permettre aux cadres de se déplacer l'un par rapport à l'autre tout en maintenant une étanchéité entre elles. Le raccord ici décrit est rectan-10 gulaire et les plaques recouvrent ses côtés. L'on ne décrira ici que l'écran constitué par les plaques sur un seul coté du raccord, du fait que les autres côtés sont pratiquement identiques. Deux plaques d'acier 50s 52 sont soudées ou autrement fixées sur un côté à une autre plaque 54 de la manière clairement indiquée sur le 15 dessin. Les côtés opposés des plaques 50, 52 sont légèrement espacés de façon à permettre à la partie marginale d'une autre plaque 56 de coulisser télescopiquement entre les deux plaques 50, 52. La largeur totale de ces différentes plaques peut varier dans des proportions importantes. A l'emboîtement existe un jeu coulissant 20 serré de façon à réaliser 1'étanchéité recherchée. Les côtés opposés des plaques 54 et 56 peuvent basculer à leurs raccordements aux cadres correspondants 28 et 26. Cette? articulation est rendue possible par le fait que le raccordement sîeffectue par de multiples boulons 58 qui brident 25 fermement des barres 62 entre les plaques 54 et 56 d'une part et des collerettes 60 sur les cadres associés 28 et 26. Un pivotement limité peut s'effectuer autour de ces barres 62 pour permettre aux plaques formant écran de s'incliner pour tenir compte d'un déplacement latéral des cadres, comme l'indique la longueur X sur 30 la figure 7* La liaison par les boulons 27, même fortement serrés et traversant des trous légèrement surdimensionnés, permet une inclinaison suffisante des écrans par rapport aux cadres rectangulaires. Ainsi, les plaques formant l'écran peuvent coulisser latéralement, en s'emboîtant et basculer à leurs raccordements aux 35 cadres 26, 28. Les flèches de la figure 12 schématisent ces divers déplacements. Comme le montrent les figures 13 et 14, la plaque 56 peut glisser, aussi bien longitudinalement qu'en pivotant dans son plan. Les plaques 50* 52, 54 et 56 sont normalement en acier, de préférence en acier inoxydable dans le cas d'un fonctionnement à 72 15708 2135605 haute température. Les extrémités opposées de chaque plaque 54, 56 sont pourvues de fentes longitudinales 66. On notera sur les figures 9 11 que des plaques adjacentes qui se raccordent dans un angle sont 5 pourvues de fentes similaires. Une cornière d'angle 70 est également pourvue de plusieurs fentes longitudinales 68. Cette cornière se monte dans l'angle de la jonction entre deux parties de l'écran de protection, comme on le voit sur les figures 9j 10 et 11. Des boulons 72 de liaison passent à travers ces fentes 68. Du fait que 10 les fentes 66 et 68 sont orthogonales, il est évident que le déplacement relatif possible entre des plaques adjacentes à l'angle est considérable. La protection comporte normalement quatre sections planes correspondant aux quatre côtés du raccord. Lorsque les cadres 26 15 et 28 se déplacent, les plaques de protection suivent. L'inclinaison des plaques sur un côté entraîne un coulissement sur un jeu de plaques disposées à 90° des premières et vice versa. C'est la combinaison des déplacements de pivotement et de coulissement qui permet aux cadres de se déplacer dans les trois directions. 20 Les gaz chauds, circulant à travers le raccord, longent les plaques dans la direction indiquée par les flèches sur les figures 6-8. Du fait que les plaques sont disposées de manière à obturer de façon pratiquement étanche l'espace entre les cadres 26 et 28, les cendres volantes transportées par les gaz ne peuvent pas, tout 25 au moins dans une mesure importante, pénétrer dans l'isolation et venir en contact avec l'élément souple 40. L'espace 64 réduit notablement le transfert de chaleur des plaques aux autres éléments du joint. Il est important d'empêcher les cendres volantes de pénétrer et de s'accumuler dans le manchon, du fait qu'elles sont 30 abrasives et deviennent corrosives en présence d'.eau. La cornière d'angle 70 repose sur les plaques 50 et se trouve ainsi écartée des plaques 54 et 56 de l'épaisseur des plaques 50. Afin de rendre cet espace étanche, d'empêcher la fuite des gaz chauds-et le passage des cendres volantes, on place dans cet espa-35 ce un joint élastique 57 en matériau résistant à la chaleur (cf. figures 9 et 11). Ce joint 57 rend étanche l'espace entre les plaques 54, 56 et la cornière d'angle 70 tout en leur permettant de se déplacer les unes par rapport aux autres. Il a été représenté et décrit en détail une forme de réalisa 72 15708 7 2135605 tion de l'invention. Il est évident toutefois que l'on peut'y apporter diverses modifications sans s'écarter de l'esprit et domaine de l'invention. 72 15708 8 2135605 KËVENDTCATIQNS 1.- Raccord de conduits pour raccorder des conduits adjacents sensiblement alignés en tenant compte d'éventuels défauts d'alignement , de la dilatation et du retrait de ces conduits, caracté-5 risé en ce qu'il comporte deux cadres rectangulaires ouverts et axialement espacés l'un de làutre, un manchon raccordant ces cadres d'une manière souple, ces cadres étant agencés pour se raccorder aux extrémités correspondantes des conduits, des jeux de plusieurs plaques comportant des parties en contact télescopique 10 coulissant intime l'une avec l'autre de façon à constituer un écran contre les gaz corrosifs chauds, ces plaques étant raccordées aux cadres correspondants et recouvrant la distance entre ces cadres à l'intérieur du manchon, les parties de ces plaques raccordées aux côtés des cadres pouvant basculer de façon étanche 15 par rapport aux cadres, le contact coulissant entre les plaques et leur possibilité de basculer de façon étanche par rapport aux cadres permettant de former un écran tenant compte du mouvement relatif entre le premier cadre et le second et laissant circuler les gaz corrosifs chauds. 20 2.- Raccord de conduits selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques d'un jeu de plaques sont disposées sensiblement dans un même plan lorsqu'elles se déplacent l'une par rapport à l'autre pour permettre le déplacement relatif d'un cadre par rapport à l'autre. 25 3-~ Raccord de conduits selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le contact coulissant est réalisé par une plaque coulissant entre deux autres plaques. 4.- Raccord de conduits selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la liaison articulée entre les plaques et 3Q les côtés des cadres est constituée par une barre allongée bridée entre ces éléments et leur permettant de pivoter l'un par rapport à 1'autre. 5.- Raccord de conduits selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce qu'il existe des jeux de plaques sur les 35 quatre côtés des cadres. 6.- Raccord de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement latéral entre les cadres force les plaques à basculer sur deux côtés par rapport au cadre et force les plaquœ à coulisser les unes par rapport aux au- 40 très sur les deux autres côtés.