Brevet FR2237105A1 — publié le 19750207

L'invention concerne un dispositif d'étanchéité pour les parties internes, composées d'une enveloppe à cascades, avec-c8ne intérieur mobile, d'une soupape de détente de haute pression à siège oblique pour gaz et vapeurs, les soupapes du type indiqué sont employées en particulier dans les installations d'extraction de gaz naturel.Elles servent à détendre le gaz naturel à haute pression provenant du sous-sol pour l'amener sous une pression utilisable pour le traitement ultérieur du gaz ou à assurer l'étanehéité d'un point de prélèvement du gaz lors de l'absence de prélèvementO La soupape doit alors être constituée de telle façon qu'une étanchéité au gaz soit assurée pour une différence de pression entre une surpression'moyenne de 400 atmosphères et une surpression nulle, il est clair que des soupapes pour de tels problèmes sont des éléments constructifs de grandes dimensions et de grand poids, qui sont constitués en un matériau de valeur, qui exigent une précision extrême pour leur fabrication et qui sont par suite coûteux.Comme les fortes pressions en présence entraident aussi de grandes vitesses d'écoulement, les surfaces d'étanchéité des soupapes sont particulièrement exposées à l'érosion et à la corrosion, car en particulier dans Lntervalle de transition entre les positions de fermeture et d 'ouser- ture des soupapes les vitesses d'écoulement des gaz qui passent à travers la fente entre les surfaces formant sièges d'étanchéité s'élèvent au point de provoquer des creusements dans les surfaces des sièges d'étanchéité, de sorte que la soupape devient inutilisable.Les plus petites détériorations ne permettent déjà plus d'assurer l'étan- chéité nécessaire au gaz pour les fortes pressions existantes0 Pour-cette raison, un matériau normal ne convient plus pour les surfaces d' étanchéité0 Pour augmenter la durée des soupapes, on a donc muni les surfaces des sièges d'étanchéité de blindages, ce qui s'effectue soit par des soudages d'alliages durs, soit par apport d'alliages durs par la technique de la projection de flamme.Ce mode d'exécution présente cependant l'incQnvénient qu'après usure des surfaces d'étanchéitéeles parties internes de la soupape doivent être complètement remplacées ou- partièllemnt dans un mode l'exécution en deux parties de la partie interne extérieure formant l'enveloppe à cascades0 L'enveloppe à cascades et le cône qui y est mobile ne sont cependant pas soumis à une usure aussi forte que les surfaces des sièges d'étanchéité et sont encore souvent dans un état utilisable.Comme les surfaces des sièges d'étanchéité sont cependant intégrées dans l'enveloppe à cascades et dans le c6ne et que les détériorations ne se présentent presque exclusivement que sur les surfaces d'étanchéité, il faut, dans des cas où l'étanchéité au g des soupapes n'est plus garantie, remplacer les deux parties intérieures par de nouvelles. L'invention a pour but de proposer un dispositif- d'étanchéité du type indiqué qui permette d'éviter un remplacement complet des parties intérieures de la soupape en cas de détérioration des surfaces des sièges d'étanchéité0 Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que les surfaces des sièges d'étanchéité disposées en regard sont prévues sur des pièces annulaires rapportées et que l'une des pièces est fixée de façon séparable à l'enveloppe à cascades tandis que l'autre est fixée de même au cône, Grâce à omette disposition, les surfaces des sièges d'étanchéité ne sont plus intégrées à l'enveloppe à cascades et au cône intérieur mobile mais constituent des éléments constructifs sous forme de pièces rapportées annulaires qui présentent les surfaces des sièges d'étanchéité et qui sont fixées avantageusement aux parties intérieures correspondantes de la soupape. Cette fixation est établie avantageusement avec possibilité de démontage, de sorte que les surfaces de sièges d'étanchéité détériorées peuvent être remplacées par l'inter changeabilité des pièces rapportées annulaires. Les durées des soupapes de détente de haute pression sont ainsi considérablement augmentées avec diminution des dépenses, car la soupape proprement dite n'est plus à remplacer que si son effet de détente avec amortissement du bruit n'est plus garanti par suite d'érosions des cascades. Selon une forme d'exécution particulière, le dispositif d'étanchéité se caractérise par le fait que le matériau pour la pièce rapportée annulaire est un métal dur. Cela présente cet avantage que le mode de oonstitution de la pièce rapportée annulaire et la possibilité résultante -de l'interchangeabilité permettent sans difficulté de constituer les surfaces de sièges d'étanchéité par les matériaux les plus durs. Un matériau qui s'est révélé comme particulièrement approprié est un métal dur ou l'alliage t'Akrit", alliage dur austénitique0 La liaison séparable de chaque pièce rapportée annulaire avec l'enveloppe à cascades ou avec le cône est constituée de préférence par un vissage0 Les vissages assurent- un siège solide et présentent encore l'avantage de permettre un montage facile et de rendre toujours les pièces démontables.Le remplacement des pièces rapportées annulaires à surfaees de siègesd'étanchéité détériorées par de nouvelles pièces rapportées est ainsí-possible sans grand travail de montage Lors de la fermeture de la soupape de détente de haute pression, c'-est-à-dire lors de l'application l'une contre l'autre des surfaces de sièges d'étanchéité du cane et de l'enveloppe à cascades, quand =une -étanehéité contre une surpression de l'ordre de 400 atm. par rapport à une surpression nulle doit être assurée, pour empêcher qu'un écoulement de gaz s'effectue par les joints de montage subsistant entre les parties intérieures et les pièces rapportées annulaires ou entre les filetages des vissages, on peut prévoir, en des emplacements appropriés dans les joints de montage, des éléments d 'étanchéité, de préférenc-e des joints d'étanchéité à écrasement. On décrira maintenant ci-après, à titre d'exemple, une forme -d'exécution de l'invention faisant apparaître des caractéristiques complémentaires de l'invention, en se référant au dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une coupe raccourcie de la partie d'étanchéité de l'enveloppe à cascades de la soupape ; et la figure 2 est une coupe de la partie d'étanchéité du cône de soupape. Selon la figure 1, ltenveloppe à cascades 1 présente la forme d'un cylindre creux légèrement conique dont la surface interne est munie de gorges 2-à profil trapézoSdal. Les nervures de matière subsistant entre les gorges 2 sont indiquées en 3o Au dessin, on n'a pas représenté toutes les gorges, mais elles se répartissent sur toute la surface interne de l'enveloppe à cascades. Les gaz ou vapeurs traversent l'enveloppe à cascades de la soupape dans le sens indiqué par la flèche.Bu côté de l'entrée, l'enveloppe à cascades t est-munie d'un filetage extérieur 4 sur lequel on peut visser la tette d'étanchéité cylindrique 50 L'intérieur de la tête d'étanchéité 5 présente un évidement à gradins 6 dans lequel est montée la pièce rapportée annulaire 70 Lors du vissage de la tête d'étanchéité 5 sur l'enveloppe à cascades i, la pièce rapportéé annulaire 7 se trouve serrée et maintenue entre l'épaulement 8 de l'évidement 6 et sa face en bout 9 de l'enveloppe à cascades 1.--Àfin que le gaz ne puisse s'échapper ni par le joint entre la tête d'étanchéité 5 et la pièce rapportée annulaire J-, ni à travers le filetage 4 entre la tête d'étanchéité 5 et l'enveloppe à cascades 1, la-face en bout 9 de l'enveloppe à cascades 1 est chanfreinée comme représenté de façon à ménager une cavité dans laquelle est introduite une garniture d'étanchéité à écrasement 10o La pièce rapportée annulaire 7 est constituée approximativement comme une nervure interne 3 de l'enveloppe à cascades, c'est-à-dire que le profil présente des flancs d'inclinaisons différentes dont le plus plat, incliné de 300 dans l'exemple représenté, constitue la surface de siège d'étanchéité proprement dite il.- Le cane représenté sur la figure 2 présente également une forme générale cylindrique légèrement conique et est mobile dans l'enveloppe à cascades 1.La surface externe du cône 12 est munie à intervalles réguliers d'évidements incurvés 13 dans lesquels, lors du déplacement du cône 12 dans ltenveloppe à cascades 1, les nervures de matière 3 de l'enveloppe à cascades pénètrent sans contact, Pour ouvrir -et fermer la soupape, le cône est déplacé en direction axiale. Lors de l'ouverture de la soupape, les gaz s'écoulent entre l'enveloppe à cascades 1 et le cône 12, de sorte que l'effet de détente avec amortissement du bruit de toute la soupape est obtenu.Une partie supérieure de cône 14 peut se visser par un filetage 15 dans le corps du cône 12. L'intervalle de joint proprement dit entre la partie supérieure et le cône 12 est élargi et sert à recevoir une autre pièce rapportée annulaire 7a. En 16 on a indiqué encore une garniture d'étanchéité à écrasement. La pièce rapportée annulaire 7a présente également une surface de siège d'étanchéité lia de sorte que, lors de la fermeture de la soupape, là surface d'étanchéité lia de la pièce rapportée annulaire 7a s'applique contre la surface d'étanchéité il de la pièce rapportée annulaire 7 de l'enveloppe à cascades. En cas de détérioration des surfaces des sièges d'étanchéité, les vissages des parties intérieures peuvent être facilement démontés et il est facile d'enlever les pièces rapportées annulaires détériorées et de les remplacer par de nouvelles pièces. Après fixation par vissage des filetages, le cône 12 est monté de nouveau dans l'enveloppe à cascades t et la soupape est de nouveau prete à son montage. R E V E N D I C A f I O N Se lo Dispositif d'étanchéité pour les parties internes, composées d'une enveloppe å cascades et d'un cône intérieur mobile, d'une soupape de détente de haute pression à siège oblique amortissant le bruit pour gaz et vapeurs, caractérisé par le fait que les surfaces de sièges d'étanchéité (il, lia), disposées l'une en regard de l'autre, sont prévues sur des pièces rapportées annulaires (7, 7a) et que l'une des pièces rapportées (7) est fixée de façon séparable à l'enveloppe à cascades (i), tandis que l'autre pièce rapportée (7a) est fixée de façon séparable au cône (12) 2.Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau pour la pièce rapportée annulaire (7, 7a) est un métal dur, 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau pour la pièce rapportée annulaire (7, 7a) est un alliage dur austénitique. 4o Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1 ou l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la liaison séparable de chaque pièce rapportée annulaire (7, 7a) est constituée par un vissage de serrage, 50 Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins un élément dtétanchéité (10, 15) est disposé dans les joints de montage subsistant entre les parties intérieures (I, 12) et les pièces rapportées annulaires (7, 7a)0