Brevet FR2272324A1 — publié le 19751219

La présente invention concerne un compensateur des dilatations de canalisations de fluides à haute pression. Actuellement, les canalisations des réseaux hydrauliques tels que ceux existant sur de gros navires, notamment pour l'alimentation des treuils dont ceux-ci sont équipés, sont munies de dispositifs de compensation des dilatations se présentant, soit sots forme de soufflets, soit sous forme de boucles appelées "lyres", ces appareils étant montés dans la canalisation du fluide. Cependant, de tels dispositifs de compensation sont encombrants et sujets à des poussées axiales, surtout dans le cas de circuits à haute pression et à grand débit. De plus, les soufflets, en particulier, sont limités quant à la pression maximale qu'ils peuvent supporter. L'invention a pour but de fournir un compensateur de dilatations perfectionné par rapport à ces dispositifs antérieurs, en ce sens qu'il peut être réalisé pour toutes les pressions et dimensions requises et qu'il permet de supprimer les poussées axiales sur les canalisations auxquelles il est raccordé. Ce compensateur permet d'éliminer les contraintes auxquelles est soumise la canalisation et qui sont dues tant aux variations de la température qu'aux variations de pression pouvant être engen durées, par exemple, par des à-coups dans le débit du fluide. L'invention -a donc pour objet un compensateur de dilatation pour canalisation de fluide à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure prolongeant l'un des tronçons de la canalisation et engagée de façon coulissante en au moins deux zones espacées axialement dans un corps cylindrique relié à l'autre tronçon de la canalisation, et en ce que la tubulure communique avec cet autre tronçon à travers une chambre intermédiaire coaxiale à la tubulure dans laquelle les pressions axiales dues à la pression du fluide sont équilibrées. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple les Fig. 1 et 2 montrent, en coupe axiale, deux modes de réalisation d'un compensateur suivant l'invention. En se référant tout d'abord à la Fig. 1, on voit que le compensateur comporte un manchon cylindrique 1 dans lequel sont ménagées deux nervures annulaires 2 délimitant une chambre annulaire 3. Une tubulure 4 traverse axialement ce manchon en étant ajustée à frottement doux dans les zones de portée constituées par les nervures 2. Elle est connectée en 5 à un tronçon d'arrivée 6 de la canalisation de fluide sous pression dont il s'agit de compenser les dilatations et les déformations. Le manchon 1 présente un trou latéral 7 fileté de manière à pouvoir recevoir un raccord fileté et coudé 8 qui est connecté, à son tour, en 9, à un tronçon de départ 10 de la canalisation de fluide sous pression. A la hauteur du trou 7, la tubulure 4 présente quatre lumières 11 de passage de fluide. Cette tubulure est fermée à son extrémité par un bouchon 12. Le manchon 1 est, en outre, muni, à chacune de ses extrémités d'une cavité étagée axiale 13 et 14. Le fond annulaire de cette cavité,qui est constitué par la face extérieure de la nervure 2, sert d'épaulement à un joint à haute pression 15 comprimé par une bague 16 à section en L dont la portion radiale est boulonnée sur la face 17 de la cavité 13 ou 14. Un capot de protection 1-8 est boulonné sur la face arrière (côté gauche de la Fig. 1) du manchon 1, un joint à basse pression 19 assurant l'étanchéité de la chambre 20 délimitée par le capot 18 vis-à-vis de l'extérieur. Le capot 18 communique avec une bâche de fluide (non représentée) par l'intermédiaire d'une canalisation 21. A l'extrémité opposée du manchon 1, le compensateur comprend un chapeau 21 délimitant une chambre de réception 22 du fluide fuyant à travers le joint à haute pression 15 se trouvant de ce coté du compensateur. La chambre 22 est rendue étanche vis-à-vis de l'extérieur grâce à deux joints à basse pression 23 et 24, respectivement par rapport au manchon 1 et à la tubulure 4. La chambre 22 communique avec la bâche par l'intermédiaire d'une canalisation 25. La partie amont 4a de la tubulure 4 qui s'étend au-delà du chapeau 21 est protégée par un soufflet 26 fixé, d'une part, à la face d'extrémité du chapeau 21 et, d'autre part, à un rebord annulaire 27 ménagé sur une bride Sa vissée sur la tubulure et assurant la connexion avec le tronçon d'arrivée 6. Grâce au montage que l'on vient de décrire, on voit que la tubulure 4 peut coulisser axialement à l'înterieur du manchon 1 en fonction des dilatations et déformations subies par la canalisation à laquelle elle est rigidement attachée par la bride Sa. Par ailleurs, le manchon 1 est équilibré en ce qui concerne les poussées axiales, car la pression statique dans la chambre 3 agit sur des surfaces annulaires égales qui sont celles formées par les faces intérieures des nervures 2. Enfin, la pression de retour à la bâche régnant dans la chambre 20 étant très faible, il n'y a pratiquement pas de poussées axiales sur la tubulure 4. La Fig. 2 montre un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le compensateur comprend également un manchon 30 qui présente un alésage 31 dans lequel fait saillie une nervure annulaire 32 Celle-ci sert de zone de portée à une tubulure 33 à laquelle est raccordé, par l'interm#diaire d'une bride 34 vissée sur la tubulure, un tronçon d'arrivée 35 de la canalisation de fluide. L 'extrémité amont du manchon 30 présente un épaulement 36 contre lequel est serré un premier joint à haute pression 37, à l'aide d'une douille 38 vissée par un rebord 39 sur la face d'extrémité du manchon 30. La douille 38 comporte deux rainures périphériques 40a et 40b qui communiquent entre elles par un orifice radial 41 et qui constituent ensemble une chambre de récupération du fluide fuyant à travers le joint 37. Cette chambre est rendue étanche vis-à-vis de l'extérieur grâce à deux joints à basse pression 42a et 42b en contact respectivement avec l'alé- sage du manchon 30 et avec la surface extérieure de la tubulure 33. Celle-ci comporte une portée extérieure 43 en contact avec la paroi de l'alésage 31 délimitant, avec la face intérieure de la nervure 32, une chambre annulaire d'équilibrage 44. Cette chambre communique avec l'intérieur de la tubulure 33 par un orifice radial 45. La portée 43 sert, par ailleurs, d'épaulement à un deuxième joint à haute pression 46 serré par une bague 47 et un écrou 48 vissé sur un filetage 49 ménagé sur la tubulure. Un embout 50 est engagé dans l'extrémité aval de l'alésage 31 et fixé sur la face d'extrémité aval du manchon 30 à l'aide d'une bride 51. L'embout délimite une chambre intermédiaire 50a et comporte une saillie intérieure annulaire 52 servant de portée à l'extrémité aval de la tubulure 33 et un épaulement intérieur 53 contre lequel est serré un troisième joint à haute pression 54 s'appuyant, par ailleurs, contre une bague 55 montée dans l'alêsagè 31. En amont de cet alésage, est ménagée une chambre annulaire à basse pression 56 pour récupérer le fluide fuyant à travers les joints à haute pression 46 et 54. La chambre 56 ainsi que les rainures 40a et 40b communiquent avec un canal axial 57 auquel est raccordée une canalisation 58 de retour à la bâche. L'embout 50 est connecté a un tronçon de départ de fluide 59. Un soufflet de protection 60 est fixé entre la face d'extrémité de la douille 39 et la bride 34 afin de protéger la partie correspondante de la tubulure 33. Le compensateur que l'on vient de décrire fonctionne de la façon suivante. La tubulure 33 peut coulisser à l'intérieur du manchon 30 pour compenser les dilatations et déformations subies par les tronçons 35 et 59. En fait, ce faisant, la tubulure 33 joue le roule d'un piston de vérin différentiel se déplaçant dans un cylindre constitue par la partie centrale de l'alésage 31, fonctionnement grâce auquel les forces axiales dues à la pression sont équilibrées. Les pressions agissant sur le piston ou tubulure 33 sont - la pression statique régnant dans la chambre 44 et agissant sur la surface annulaire S - la pression statique régnant#dans la chambre 50a en aval de la tubulure 33 et agissant sur la surface d'extrémité S2 de celle ci. Il suffit que les aires de ces deux surfaces soient egales pour obtenir l'équilibre. I1 est à noter que le mode de réalisation de la Fig. 2 présente l'avantage d'avoir une circulation de fluide en ligne, ce qui évite dans toute la mesure du possible les pertes de charge dans le compensateur. REVENDICATIONS 1. Compensateur de dilatation pour canalisation de fluide à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure (4; 33) prolongeant l'un (6; 35) des tronçons de la canalisation et engagée de façon coulissante en au moins deux zones (2; 32,52) espacées axialement dans un corps cylindrique (1; 30) relié à l'autre tronçon (10; 59) de la canalisation, et en ce que la tubulure (4; 33) communique avec cet autre tronçon (10; 59) à travers une chambre intermédiaire (3; 5Oa) coaxiale à la tubulure dans laquelle les poussées axiales dues à la pression du fluide sont équilibrées. 2. Compensateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, près de chacune desdites zones de portée (2; 32,52), des joints d'étanchéité (15; 37,46,54) assurant l'étanchéité entre la tubulure (4; 33) et le corps cylindrique (1; 30). 3. Compensateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une chambre de récupération de fluide (20; 56) est ménagée du côté basse pression de chaque joint d'étanchéité (15; 37,46,54), cette chambre communiquant avec un réservoir de fluide. 4. Compensateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tubulure (4) est fermée à son extrémité aval (bouchon 12) et comporte des lumières (11) dans sa zone qui s'étend à travers ladite chambre intermédiaire (3), celle-ci communiquant avec un raccord (8) vissé radialement dans ledit corps (1). 5. Compensateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite chambre intermédiaire (50a) est ménagée à l'extrémité aval de ladite tubulure, lesdits tronçons (35,59) de la canalisation étant coaxiaux. 6. Compensateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une chambre de compensation annulaire (44) est ménagée entre ladite tubulure (33) et le corps, cette chambre étant soumise à la pression du fluide à travers une lumière (45) ménagée dans la tubulure. 7. Compensateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion amont de ladite tubulure (4; 33) sortant hors dudit corps (1; 30) est entourée d'un soufflet de protection (26,- 60), solidaire du corps et de la tubulure par ses extrémités respectives.