Brevet FR2298745A1 — publié le 19760820

La présente invention due à la collaboration de M. Alain AUDIBERT de la Société générale d'Entreprises et du COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE se rapporte aux couvercles'demon- tables en béton précontraint qui peuvent s'adapter sur tous les types de récipients fermés à haute pression et en particulier aux caissons cylindriques de réacteurs nucléaires. L'exploitation de récipients à haute pression peut nécessiter des interventions internes au sein de leurs cavités (par exemple : remplacement drun catalyseur ou d'un organe mécanique quelconque, rechargement en combustible pour un réacteur nucléaire, etc...), de sorte qu'il est indispensable de prévoir une ouverture dont le diamètre pisse être de meme grandeur que celui de la cavité considérée. On connaît déjà des dispositifs simples de calage par des coins ou des bielles qui présentent l'inconvénient d'autoriser un déplacement du couvercle au moment de la mise sous pression du récipient. On a également étudié des dispositifs de fermeture en béton totalement précontraint, ctest-à-dire dans lesquels les contraintes des éléments métalliques de structure tels que bielles de compression, ou tiges de traction, ne dépendent pratiquement pas de la pression interne; les éléments de structure sont généralement disposés selon les génératrices d'un c8ne. Ces derniers dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients . Avec des tiges de traction disposées suivant les génératrices d'un cene dont la pointe est dirigée vers l'extérieur du fût du récipient, le couvercle est sollicité en extension et doit recevoir une précontrainte circonférentielle. Le périmètre disponible pour l'implantation des tiges sur le couvercle est réduit ainsi que l'espace libre au centre du couvercle pour Itimplantation d'autres organes. S'il s'agit de bielles de compression, elles doivent prendre appui sur un prolongement du fût ce qui implique les sujétions d'une précontrainte supplémentaire et d'un accroissement de la hauteur du fGt après l'enlèvement du couvercle. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients des dispositifs connus exposés plus haut en utilisant une technique du béton précontraint qui permet d'adapter le couvercle sur le récipient par une précontrainte à la fois axiale et radiale. A cet effet, l'invention propose un dispositif de fermeture remarquable en ce qu'il comporte - un couvercle formé d'au moins un élément à surface d'appui en contact avec une surface appui correspondante de l'ouver ture supérieure du fQt dudit récipient, - des armatures de précontrainte démontables disposées dans des gaines du-couvercle et prolongées dans la partie supérieure du fot à travers lesdites surfaces d'appui, lesdites armatures étant régulièrement disposées suivant les génératrices d'un hyperbolclde à une nappe, - des moyens d'arrêt disposés aux deux extrémités desdites armatures dans la partie supérieure du couvercle et sur la périphérie du fdt, - au moins un joint d'étanchéité placé- entre les surfaces d'appui et traversé par lesdites armatures, ledit joint étant prévu pour résister à la pression interne du récipient. Gracie à cette caractéristique importante de l'invention, à savoir l'inclinaison des armatures suivant les génératrices de l'hyperboloide à une nappe, il devient possible de modifier l'inclinaison de celles-ci en fonction des impératifs particuliers de chaque réalisation. Suivant un mode de mise en oeuvre très intéressant, les surfaces d'appui sont des garnitures métalliques en forme de troncs de cône évasés vers ltextérieur de l'ouverture du récipient, en ce que lesdites garnitures comportent des rainures concentriques pour loger les joints d'étanchéité. L'angle au sommet du tronc de cône des garnitures est calculé de telle sorte qutaucun glissement ne se produise entre les surfaces d'appui en contact lors de l'application de la précontrainte et de la pression interne, malgré les déformations possibles'du récipient et du couvercle ; il est tenu compte des frottements d'appui. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, un joint d'étanchéité maintenu par la précontrainte du couvercle entre les surfaces d'appui isole les armatures de l'atmosphère extérieure et permet la circulation d'-un gaz dans les gaines contenant lesdites armatures. Les armatures de précontrainte et leurs gaines peuvent etre également isolées de l'ambiance extérieure par des joints individuels intercalés dans l'interface des surfaces d'appui. Le couvercle et le fût comportent des pièces métalliques dont les facettes multiples sont perpendiculaires à la direction des armatures et qui coopèrent avec les moyens d'arrêt montés aux extrémités de ces armatures. Les modes de réalisation énoncés plus haut permettent d'éliminer la présence des armatures dans la région centrale du couvercle, ce qui permet un diamètre de pénétration dans le couvercle pratiquement égal au diamètre de ltouverture supérieure du récipient. On notera que les armatures de précontrainte rigides peuvent être remplacées par des câbles éventuellement toronnés ou par des tiges parallèles. La description se rapporte à des exemples de réalisation non limitatifs avec références aux dessina dans lesqel - la fig. i est une coupe en élévation du couvercle et du récipient, - la fig. 2 est une coupe en plan pratiquée dans le couvercle, - la fig. 3 est un détail de la fig. 1. Sur la fig. 1, 1 représente un récipient en forme de caisson cylindrique ou fût 2 à paroi épaisse 2a qui détermine une cavité 3. Le récipient 1 présente une ouverture supérieure la de forme tronconique évasée vers l'extérieur. L'ouverture présente une surface d'appui troconîque (voir fig. 3) constituée par une garniture 4a métallique ancrée sur le fOt 1. Des gorges 5a, 5b pratiquées dans la garniture 4a sont destinées à l'encastrement de joints d'étanchéité a, 6b dont le rôle sera explicité plus loin. Des gaines 3 traversent la garniture 4a, la surface d'appui 4 et la paroi 2a. Le couvercle 10 a la forme générale d'une diabolo. Sa partie inférieure présente une surface d'appui Il (fig. 3) constituée par une garniture tronconique lia semblable à la précédente qui comporte également des gorges 12a, 12b (de mêmes dimensions que les gorges 5a, 5b) destinées à encastrer l'autre partie des joints d'étanchéité 6a, 6b. Des gaines 14 traversent complètement le couvercle 10 dans le prolongement de celles du fout. Le couvercle 10 réalisé en béton peut être monolithique ou constitué par des éléments assemblés. Des armatures métalliques telles que 16 sont glissées à l'intérieur des gaines 3 et 14. Elles sont réalisées à partir de barres ou de tiges,ou encore au moyen de cibles éventuellement toronnés. Suivant l'invention, les armatures 16 ainsi que les gaines 8 et 14 sont disposées suivant les génératrices d'un hyperbololde 18 à une nappe. Elles sont régulièrement espacées et inclinées sur le cercle de gorge de-diamètre 0-0' de l'hyperbololde. La surface extérieure 10a du couvercle enveloppe les armatures et les gaines. Les armatures 16 (fig. 1 à 3) comportent des moyens d'arrêt appropriés 20, par exemple des écrous, des manchons ou des brides serrés sur les extrémités 16a , 16b et prenant appui sur des pièces métalliques dont les facettes 22 et 24 sont aménagées sur la périphérie du fût 2 et autour de la partie supérieure du couvercle. Ces moyens d'arrêt 20 permettent la mise sous tension des armatures 16. La disposition des armatures 16 dégage la région centrale lb du couvercle 10 et la rend disponible pour le passage de tuyauterie, trou d'homme ou barres de contrôle (non figuré) notamment lorsque le récipient est un réacteur nucléaire. Le dispositif de fermeture suivant l'invention fonctionne de la façon suivante. Le couvercle 10 est posé sur l'ouverture supérieure la du fût 2, les surfaces 4 et 11 viennent en contact et l'étanchéité est assurée par les joints 6a et 6b. Le joint 6b situé à proximité des bords intérieurs des garnitures 4a et lia est prévu pour supporter la pression interne du récipient 1. Le joint 6a situé près des bords extérieurs des garnitures 4a et lia isole les armatures 16 de l'atmosphère extérieure, de plus il permet la circulation d'un gaz sec inerte dans les gaines 8, 14 ce qui prévient la corrosion des armatures 16.Eventuellement, l'analyse du gaz permet de déceler une fuite du joint 6b. Les joints 6e, 6b pourraient être remplacés par un joint unique couvrant la largeur des garnitures 4a et île sans modifier la portée de l'invention. La mise en tension des armatures 16 par les moyens d'arrêt 20 et les pièces 22 , 24 a pour effet d'appliquer parfaitement le couvercle 10 sur le fût 2 et la forme tronconique des garnitures 4a, 11a supprime tout glissement entre les surfaces d'appui 4 et 11 correspondantes. Le démontage du couvercle 10 s'effectue en rel chant les moyens d'arrêt 20, ce qui ne relâche pas la précontrainte propre au récipient. Une fois les armatures 16 relâchées, plusieurs possibilités sont offertes pour les démonter, notamment leur retrait par glissement à travers le couvercle 10 ou le fAt 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fermeture d'un récipient en béton précontraint , caractérisé en ce qu'il comporte - un couvercle formé d'au moins un élément à surface d'appui en contact avec une surface d'appui correspondante de l'ouverture supérieure du fQt dudit récipient, - des armatures de précontrainte démontables disposées dans des gaines du couvercle et prolongées dans la partie supérieure du fit à travers lesdites surfaces d'appui, lesdites armatures étant régulièrement disposées suivant les génératrices d'un hyperbololde à une nappe, - des moyens d'arrêt disposés aux deux extrémités desdites armatures dans la partie supérieure du couvercle et sur la périphérie du fût, - au moins un joint d'étanchéité placé entre les surfaces d'appui et traversé par lesdites armatures, ledit joint étant prévu pour résister à la pression interne du récipient. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces d'appui sont des garnitures métalliques en forme de troncs de cône évasés vers l'extérieur de l'ouverture d récipient, en ce que lesdites garnitures comportent des rainures concentriques pour loger les joints d'étanchéité. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité maintenu par la précontrainte du couvercle entre les surfaces d'appui isole les armatures de l'atmosphère extérieure et permet la circulation d'un gaz dans les gaines contenant lesdites armatures. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les armatures de précontrainte et les gaines sont pro tégées de l'attnosphère extérieure par des joints individuels intercalés dans l'interface des surfaces d'appui. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle et le fQt comportent des pièces métalliques dont les facettes multiples sont perpendiculaires à la direction des armatures et qui coopèrent avec les moyens d'arrêt montés aux extrémités de ces armatures. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la région centrale du couvercle est dégagée des armatures de précontrainte,ce qui permet un diamètre de pénétration dans le couvercle pratiquement égal au diamètre de l'ouverture supérieure du récipient. 7. A titre de produit industriel nouveau, les caissons de réacteurs nucléaires ou autres récipients à pression, obturés par un dispositif de fermeture selon l'une quelconque des revendications précédentes.