Brevet FR2208088A1 — publié le 19740621

Le présente invention est relative à un di#2##JIt:if de surveillance destine à un compensateur de conduite tubulaire du type à deux ou plusieurs parois et comprenant des couches tubulaires ondulées interne et externe, ainsi qu'un capteur de pression pour détecter une augmentation de pression dans l'espace intermédiaire coprins entre les couches tubulaires interna et externe. Les compensateurs de conduite servent non seulement à absorber les dilatations longitudinales des conduites résultant des différences de température, mais à absorber également les oscillations. En tant qu'éléments mobiles dans une conduite fixe à paroi épaisse, les compensateurs, eu égard au fonctionnement et à la pression, forment constamment des éléments plus faibles que les conduites.Dans le cas précisément de conduites non surveillées ou posées sur des fonds ou dans des canaux, et qui sont soumises à des pressions ou températures plus élevées, à de fortes oscillations ou à d'autres influences mécaniques, il est nécessaire de surveiller ces compensateurs quant à leur aptitude au fonctionnement et sécurité de service. Cette exigence est d'autant plus grande que très sévères sont les conditions de service ou qu'est très primordiale l'importance accordée à la sécurité de service, tel que ceci est normalement le cas pour les chauffages de bâtiments ou d'installations industrielles. Particulièrement importante est la surveillance précise et continue des compensateurs utilisés dans des installations par les conduites desquelles des milieux dangereux sont acheminés.Ceci est fréquemment le cas dans les usines chimiques pour le transport des acides concentrés et des substances toxiques Cette surveillance est aussi indispensable' dans les centrales thermiques nucléaires, où des compensateurs formés de tubes flexibles à deux ou plusieurs parois servent, par exemple, d'éléments de pénétration entre la paroi proprement dite du réacteur et l'enveloppe de sûreté. Un contrôle permanent de l'étanchéité absolue tant dans la position interne que dans la position externe du compensateur est dès lors particulierement important, car en cas de défaillance du compensateur, les milieux radioactifs peuvent s'échapper. Aucun dispositif de surveillance sûr pour des co-pensa- teurs de conduiU n'est connu à ce jour. Les défauts ont été dXce- les uniquement par la sortie du milieu à transporter. Dans ces conditions, une détérioration s'était déjà produite en règle générale, ou au moins l'exploitation de cette condui#ea#û être inumédiatement in te"' rompue. On connut un tube ondulé se composant de deux couches tubulaires (brevet français n0 1 259 843), dans lequel l'espace intermédiaire entre les deux couches tubulaires est relié àun capteur de pression. Si la couche tubulaire interne se rompt, le milieu transporté dans la conduite pénètre dans l'espace intermédiaire et engendre un signal du capteur de pression. La couche tubulaire interne peut ensuite être remplacée par une nouvelle couche avant que la couche tubulaire externe devienne non étanche et que le milieu à transporter puisse parvenir à l'extérieur de la conduite, dans la mesure où une non-étanchéité des deux couches tubulaires ne se produit pas simultanément. Par assimilation à cette exécution connue, il a été mentionné, au brevet américain n0 3 655 224, un système similaire dans lequel est décrit un compensateur qui contient, entre les deux couches tubulaires, une structure en forme de réseau, susceptible de devoir faciliter le passage d'un milieu pour l'indication des fuites. Mais il est très possible en pratique, et ceci a été confirmé par des essais, de voir se rompre la couche externe du tube ondulé par suite d'une fatigue. Dans ce cas, une surveillance de la couche tubulaire interne n'est plus possible, car au moment de sa rupture, le milieu à transporter peut s'échapper de la conduite par la couche tubulaire externe déjà rompue auparavant, sans que la fuite soit indiquée suffisamment tt par le capteur de pression. Pour éliminer cet inconvénient, on a utilisé, selon une autre proposition connue (demande de brevet allemand DAS 1 285 816t, le fait qu'une couche tubulaire plus épaisse se brise plus vite qu'une couche plus mince essentiellement lors d'une sollicitation à la dilatation, et qu'une couche tubulaire plus mince se rompt plus rapidement qu'une couche plus épaisse, essentiellement lors d'une sollicitation à la pression. Ainsi, le tube ondulé formé de deux couches tubulaires est conçu de telle sorte que la couche interne se déchire toujours en premier lieu et que, par conséquent, le capteur-de pression puisse exercer constamment sa fonction.Toutefois, cette construction est désavantageuse, en ce sens que la couche tubulaire interne est dimensionnée intentionnellement de façon qu'elle se brise ou se rompe r.-mlturément. La durée de vie de la constraction connue n'est des lors pa satisraisantc. Enfin, il a été proposé des compensateurs dans lesquels la couche tubulaire ondulée externe se situe à une distance eonsi dérable de la couche interne. La couche tubulaire externe à un dia trie plus gra;ld que cclui de la couche tubulaire in#-' "e, de sorte que la construction doit avoir une durée de vie prolongée en ce qui concerne la sollicitation à la dilatation. Toutefois, désavantageux sont ici, entre autres, le très grand diamètre extérieur, la haute charge de pression de la couche tubulaire interne et la grande dépense de fabrication. Les dispositifs de surveillance connus ne travaillent donc pas-d'une manière absolument sûre, n'agissent que dans des conditions bien déterminées et ne peuvent être utilisés que dans des constructions de tubes ondulés, en général non usuelles Pour les compensateurs à deux ou plusieurs parois, tels qu'ils sont mis en oeuvre de non jours, les dispositifs connus ne garantissent aucune surveillance sûre et appropriée. Le problème posé par la présente invention consiste à concevoir un dispositif de surveillance du type décrit ci-dessus et destiné à un compensateur de conduite, de façon qu'une sur-veillance absolument sûre du compensateur de conduite soit garantie eu égard à l'étanchéité des couches tubulaires tant externe qu'interne. Pour résoudre ce problème, il est proposé, conformément à l'invention, que l'espace intermédiaire, compris entre les couches tubulaires interne et externe, soient maintenu à une pression plus faible que celle des milieux à llintérieur de la couche tubulaire interne et % l'extérieur de la couche tubulaire externe. Le dispositif de surveillance de l'invention garantit, tout en éliminant les inconvénients des dispositifs connu, une surveillance absolument sûre des couches tubulaires ondulées interne et externe d'un compensateur de conduite. En cas de rupture de la couche tubulaire interne ou externe, le vide est aussitôt rempli, le capteur de pression réagissant en conséquence. Grâce au dispositif de surveillance conforme à l'invention, toutes les non-étanchéités, même les plus petites, peuvent être décelées, car le dispositif de surveillance peut être réglé d'une manière extraordinairement précise. Ceci offre la possibilité d'interrompre prématurément le flux des milieux à transporter, si bien qu'aucune non-étanchéité ne se produit vers l'extérieur. La sécurité de service de la conduite est ainsi garantie d'une manière optimale. Un autre avantage essentiel de l'objet de l'invention est que dans un compensateur de conduite comprenant plus de deux couches tubulaires ondulées, tant la couche tubulaire la plus interne que la couche tubulaire la plus externe,peuvent aussi être surveillées simultanément quant à leur étanchéité. Ceci n'a pas été possible dans les procédés connus 'à ce jour. L'importance de cet avantage est particulièrement grand dans tous les cas d'utilisation où le compensateur est soumis à une pression bilatéralement, c'est-à-dire intérieurement et extérieurement, tel que ceci est le cas dans les échangeurs de chaleur, par exemple. L'invention est décrite en détail ci-après en se référant au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une coupe longitudinale d'un compensateur de conduite doté d'un dispositif de surveillance conforme à l'invention la figure 2 est une coupe transversale du compensateur de conduite ; et la figure 3 représente le détail A de la figure 2. Le compensateur se compose du tube ondulé 1, soudé d'une manière étanche, aux points 2 et 3, aux supports de conduite 4 et 5, en vue de raccorder les extrémités correspondantes de la conduite. Conformément à la figure 2, le tube ondulé se compose de deux ou plusieurs parois. Il comprend constamment une couche tubulaire interne ondulée 6 et une couche tubulaire externe ondulée 7. Plusieurs couches sont fréquemment nécessaires en cas de pression plus élevée dans la conduite, car les couches ont de faibles épaisseurs de paroi, par exemple, 0,3 mm uniquement, pour l'obtention d'une grande souplesse. Ces couches supplémentaires 8 se trouvent entre les couches tubulaires externe et interne 6 et 7. Les couches supplémentaires 8 peuvent être conçues comme une spirale ou comme un tube fermé en soi.La figure 3 montre, à titre d'exemple, un tube à couches multiples, comportant des couches tubulaires fermées,interfle et externe, et une spirale en tant que couches multiples intermédiaires et dont le début est désigné par 9 et la fin par 10. Un milieu liquide ou gazeux peut donc pénétrer sur la face intérieure de la couche ex cerne 7 lorsque la couche interne n'est pas étanche. D même, le milieu se trouvant sur la face extérieure du tube ondulé peut pénétrer sur la face intérieure de la couche interne 6 lorsque la couche externe 7 n'est pas étanche.Si les couches intermédiaires sont formons de tubes fermés à section droite circu' > tre, il peut être prévu des ouvertures par l'intermédiaire desquelles une pression identique est établie dans l'espace intermédiaire de tous les tubes. La couche externe est reliée d'une manière étanche, au point 12 à un tube 13 et aboutit à un boîtier 14. Un soufflet élastique à membrane 15 connu en soi, est fixé sur le boîtier et est relié, par son extrémité ouverte 15', au bord d'une ouverture pratiquée dans la paroi 14' du boîtier 14. Dès lors, le soufflet élastique à membrane est soumis, à -partir de l'extérieur, à la pression ambiante et, à partir de l'intérieur, à la pression régnant dans l'espace intermédiaire compris entre les couches tubulaires 6 et 7. Le soufflet élastique à membrane 15 est doté d'une broche 16 fixée sur son fond. Le boîtier 14, les tubes 13, 21 et le soufflet élastique à membrane 15 forment un capteur de pression. Le capteur de pression est relié hermétiquement à l'espace intermédiaire 11 du tube ondulé et est soumis conjointement avec celui-ci à un vide produit en aspirant l'air présent dans l'espace intermédiaire et dans le capteur de pression, au moyen d'une pompe à vide, par l'intermédiaire du tronçon tubulaire 21, 21', lorsque la soupape 22 est ouverte .Dès que la dépression nécessaire de 100 mm de colonne de mercure, par exemple, est atteinte, la soupape 22 est fermée. Si la couche tubulaire ondulée interne 6 ou externe 7 se brise, le vide se remplit de milieu pénétrant dans l'espace intermédiaire 11, de sorte que le soufflet élastique à membrane 15 s'allonge dans son sens axial et sollicite l'inter- rupteur 17 par l'intermédiaire de la broche 16. Le signal#élec- trique ainsi engendré peut être conduit, en passant par les conducteurs 18, à un endroit approprié à la surveillance de la conduite. Dans le cas de constructions de tubes ondulés à plus de deux parois, dans lesquelles les couches intermédiaires se composent de tubes fermés sur eux-mêmes, ceux-ci peuvent être percés ou perforés pour créer un vide dans l'espace interne entre la couche tubùlaire la plus interne et la couche,la plus externe. Dans ce cas également, le capteur de pression indique la modification la plus minime du vide et ainsi toute non-etancheite. R E V E N n E c R T I O 16 S 1. Dispositif de surveillance pour un compensateur de conduite tubulaire à deux ou plusieurs parois et comprenant des couches tubulaires ondulées, interne et externe, ainsi qu'un capLeur de pression pour détecter une augmiiltation de pression dans l'espace intermédiaire compris entre les couches tubulaires interne et externe, caractérisé en ce que l'espace intermédiaire (20), compris entre les couches tubulaires interne et externe (6 et 7), est maintenu à une pression plus faible que celle des milieux à l'intérieur de la couche tubulaire interne (6) et à l'extérieur de la couche tubulaire externe (7). 2. Dispositif de surveillance suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un signal du capteur de pression (13-16) est indiqué électriquement. 3. Dispositif de surveillance suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un signal du capteur de pression est indiqué optiquement ou pneumatiquement. 4. Dispositif de surveillance suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de pression (13-16) comprend un soufflet élastique à membrane (15) qui est exposé, par l'une de ses faces, à la pression régnant dans l'espace intermédiaire et, par son autre face, à la pression atmosphèrique et qui est muni d'une broche (16) au moyen de laquelle il peut actionner un interrupteur (17), lorsqu'il se modifie longitudinalement par suite d'une variation de pression dans l'espace intermédiaire. 5. Dispositif de surveillance suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le soufflet élastique à membrane (15) est relié, par son extrémité ouverte (15') au bord d'une ouverture pratiquée dans la paroi (14') d'un boîtier (14) qui est en liaison avec l'espace intermédiaire (20).