Brevet FR2381943A1 — publié le 19780922

L'invention se rapporte à un ensemble amortisseur autobloquant à compensation de volume du fluide hydraulique de travail. Les conduites de grosse section supportées à intervalles réguliers présentent une fréquence de résonance propre. Soumises à des mouvements vibratoires, même d'oscillations voisines de la fréquence de résonance, celles-ci risquent par l'amplitude des mouvements, de se rompre. Ces accidents ainsi occasionnés, provoquent inévitablement des dégâts importants de par la pression du fluide et de par sa nature :vapeurs ou liquides agressifs, substances ou fluides radioactifs. Il s'agit d'un danger permanent, et d'une réalité malheureusement confirmée dans tous les cas où ce genre de vibrations survient : il s'agit notamment de séismes. On peut citer toutes les installations, usines de production à fort développement en tuyauterie et en particulier dans les centrales atomiques, où le danger permanent de rupture de tuyauterie inquiète les populations par les conséquences effrayantes en résultant. Il existe des amortisseurs à pression d'huile à double effet, que l'on interpose entre un mur et la tuyauterie au niveau où elle est susceptible de prendre une flèche prononcée, afin de modifier sa fréquence propre de résonance et éviter ainsi la rupture. Ces amortisseurs possèdent un dispositif autobloquant pré-règlé, augmentant l'effet amortisseur jusqu'au blocage, au fur et à mesure que l'on se rapproche de la fréquence de résonance. Ils évitent les dommages dûs : - aux tremblements de terre - aux coups de bélier - aux chocs et poussées violentes, résultant de la décharge de soupapes de sûreté ou la rupture de tuyauterie. Bien entendu, ils autorisent les déplacements lents dus aux différentes dilatations. A double effet, ils reagissentindifferesent en traction ou en compression. De par leur destination, ces appareils présentent des qualités de sensibilité, de robustesse et de faible temps de réponse. Ils sont conçus pour travailler en ambiance chau de humide et irradiée, particulièrement adaptés à la protection des tuyauteries de centrales nucléaires. Si les qualités de ces amortisseurs sont indéniables, il reste malheureusement des effets secondaires, tels que des phénomènes de cavitation, des risques de pollution de l'huile en contact avec l'extérieur et surtout la compensation de la variation de volume suite à la dilatation de l'huile par l'aug mentation de température. L'invention vise à remédier à ces différents inconvénients en prévoyant sur le circuit de l'huile,en dérivation, un accumulateur à membrane et à enveloppe métallique, rempli de gaz inerte et présentant différentes formes d'éxécutions, en particulier une disposition annulaire de cavités cyclindriques longitudinales, comportant chacune, une série de membranes métalliques sous forme de capsules cylindriques annelées. On améliore ainsi, sensiblement le fonctionnement de l'amortisseur autobloquant - les capsules ou les membranes absorbent les variations de volume des au déplacement de la tige et aux variations de température ettrarum,ettentà l'huile une pression toujours supérieure à la pression atmosphérique - on compense ainsi les pertes de charge dûes à la traversée des gicleurs pour éviter le phénomène de cavitation lors de l'aspiration - on réduit la course nécessaire jusqu'au blocage - on évite toute contamination de l'huile - on augmente la tenue du gaz et de l'huile aux radiations, par l'enveloppe, la membrane et les capsules métalliques. D'autres avantages et les caractéristiques plus techniques de l'invention apparaîtront å la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures des dessins accompagnants dans lesquels - la figure 1, est une vue schématique en coupe longitudinale d'une réalisation présentant un premier mode d'éxécution du réservoir de compensation - la figure 2, est une vue schématique en coupe transversale d'une réalisation à chambre annulaire de compensation - la figure 3, est une vue en coupe transversale schématique d'une disposition en barillet de chambre de compensation longitudinale - la figure 4, est une vue en coupe longitudinale schématique d'un réservoir de compensation à capsule cylindri que - la figure 5, est une vue en coupe longitudinale de l'ensemble amortisseur autobloquant présentant le réservoir du mode de réalisation des figures 3 et 4 - la figure 6, est une vue en coupe transversale de l'ensemble représenté en figure 5, selon la ligne VI-VI - la figure 7, est une vue schématique en perspective d'une capsule de compensation de volume pour chambre annulaire - la figure 8, est une vue schématique en perspective d'une autre capsule de compensation de volume pour chambre annulaire - la figure 9, est une vue schématique en coupe longitudinale d'un amortisseur autobloquant avec cellule de compensation annelée en spirale ; - la figure 10, est une vue schématique en coupe longitudinale d'un amortisseur autobloquant avec capsule de compensation cylindrique ouverte longitudinalement ou fermée. On se référera tout d'abord à la figure 1, illustrant le schéma de principe d'un tel amortisseur autobloquant. Celui-ci se compose d'un verin à double effet 1 possédant les éléments classiques à savoir : corps de verin 2, chambre de poussée 3, chambre de retrait 4, piston 5, tige 6, palier presse étoupe7et joint 8. Chaque chambre communique avec une soupape respectivement 9 et 10, comprenant un étranglement tel que 11, formant gicleur et un clapet 12 obturant le circuit par contact sur son siège 13 et rappelé en position ouverte par un ressort de rappel 14. Un circuit secondaire de dérivation 15 à obturation progressive par vis de réglage 16, permet encore un déplacement, mais très lent sous la charge nominale. Les soupapes sont reliées entre elles, par un conduit 17, afin de réaliser la communication des chambres de poussée et de retrait 3 et 4. On prévoit en dérivation sur ce conduit, un compensateur de volume 18, formé de deux demi-coquilles métalliques 19 et 20 assemblées à leurs extrémités et séparées par une membrane métallique 21, divisant le volume intérieur en deux chambres 22 et 23 contenant respectivement le fluide hydraulique et un gaz interne par exemple de l'azote. L'effet de flexion de la membrane métallique 21 permet, en utilisant la compression du gaz, de compenser les dilatations et d'absorber les à-coups de pression. Il s'agit d'une description illustrant le principe mais d'autres réalisations voisines les unes des autres s'a vèrent possibles, l'objectif étant de prévoir un ensemble de compensation à membrane et à enveloppe métalliques lui préservant une grande durée de vie en ambiance irradiante. Ainsi, on peut prévoir des variantes à chambre cylindrique coaxiale 24 (figure 2), aux chambres de retrait et de poussée, par exemple ménagée entre le corps du vérin 2 et une paroi extérieure 25, cette chambre étant délimitée par une pièce d'emboîtement 26 à rainure pour sa communication avec le circuit hydraulique. Ces chambres annulaires comportent des capsules de compensation du volume cylindrique 27 ou 28, soit à nervures ou ondulations longitudinales intérieures et extérieures 27 (figure 7), soit à nervures ou ondulations transversales 28 (figure 8). Une cellule particulière -de compensation consiste en une hélice bobinée dans la chambre annulaire sous forme de tube annelé 29, chaque tour étant monté en mouvement libre l'un par rapport à l'autre à l'aide de séparations telles que 29a. Bien entendu, la capsule de la figure 8, nécessite une plaque de compression 30 en contact avec la face latérale de la capsule 28, et sur laquelle s'exerce la pression de dilatation constituée généralement par la couronne de fermeture de ses chants. Dans ces réalisations, la prolongation de la pièce de fermeture du vérin forme la paroi extérieure de la chambre annulaire. Par ailleurs, il existe des cavités longitudinales disposées en barillet (figure 3). Les figures 3, 4, 5 et 6, représentent une réalisation utilisant le principe d'une capsule annelée 31, représentée en figure 4. Il s'agit d'une capsule cylindrique métallique présentant sur sa surface latérale de faibles ondulations telles que 32 et remplie d'un gaz inerte, par exemple de l'azote à l'intérieur d'une enceinte à paroi métallique. Ces capsules se compriment et absorbent des surpressions. Dans l'exemple représenté, le corps du vérin présente une succession de cavités longitudinales cylindriques coaxiales au vérin, telles que 33, réparties en barillet Wrdr vue en coupe figure 5), possédant dans leur volume intérieur, une succession de capsules 31 solidarisées en série par soudage de leur collet d'extrémité 34. Ces cavités disposées en barillet communiquent avec le conduit 35 reliant les deux soupapes 9 et 10 par l1intermédiaire d'une chambre annulaire 36, délimitée par une rainure annulaire et une pièce de fermeture 37 montée articulée sur une chape à souder 38. De même, l'extrémité extérieure de la tige 6 du piston 5 s'articule par l'intermédiaire d'un axe 39 sur un support 40, pourvu d'une chape à souder 41, solidarisé à la conduite ou à la tuyauterie à protéger. Les soupapes présentent un clapet maintenu en position ouverte par un ressort 42, et dont la course est limitée en ouverture par une butée 43. Elles comportent un gicleur de dérive 44 autorisant des mouvements à faible vitesse dQs aux dilatations normales. Le fonctionnement s'avère fort simple. Dans tous les cas, le compensateur quelle que soit sa forme de réalisation : coquille, capsule... absorbe les différentes variations de volume du fluide hydraulique, indépendantes du fonctionnement propre de l'amortisseur provenant en grande majorité des modifications de température ambiante par le jeu de la compression de la membrane métallique ou des surfaces externes des capsules sur le gaz occlus. L'effet ainsi produit, se montre pratiquement indépendant de l'emplacement de ce compensateur. Les multiples avantages en résultant ont été développés en partie introductive. Il s'agit essentiellement - d'une protection importante aux conditions de travail et en particulier en ambiance radio-active - d'éviter la cavitation à l'aspiration - de réduire la course de blocage - de posséder l'huile dans une enceinte fermée. L'invention a été décrite à propos de formes de réalisation voisines. Il est bien entendu, qu'elle ne saurait s'y limiter. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Amortisseur autobloquant pour la protection contre la rupture due à de fortes secousses résultant en particulier de séismes des tuyauteries et conduites véhiculant des fluides dangereux sous pression, notamment conduites de centrales nucléaires, amortisseur possédant un vérin double effet associé à un circuit hydraulique fermé formé de deux soupapes reliées entre elles, et en communication avec les chambres de poussée et de retrait, caractérisé en ce que l'on prévoit sur le circuit hydraulique plusieurs chambres de compensation en métal comprenant à leur intérieur une ou plusieurs capsules ou cellules métalliques de formes techniques particulières à ondulations contenues dans lesdites chambres de compensation disposées axialement en barillet prévues pour absorber les variations de volume propres au fluide hydraulique en comprimant le gaz inerte occlus, et en ce que les soupapes possèdent un circuit de dérivation annexe à gicleur de dérive. 2. Amortisseur autobloquant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de compensation est formée de plusieurs cavités cylindriques longitudinales coaxiales au corps du vérin disposées en barillet, possédant à leur intérieur, une ou plusieurs capsules métalliques cylindriques à surface latérale annelées remplies d'un gaz inerte, et en ce que l'ensemble de ces cavités communiquent entre elles, et avec le circuit hydraulique par l'intermédiaire d'une pièce de fermeture à rainure circulaire obturant dans sa partie centrale le cylindre du vérin et montée articulée sur une chape à souder en contact avec un support. 3. Amortisseur autobloquant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre est unique et de forme annulaire coaxiale au corps du vérin, ménagée entre le corps du vérin et une paroi extérieure formée dans la pièce de fermeture du vérin et comporte à son intérieur une capsule ou cellule de compensation de volume sous la forme d'un cylindre creux. 4. Amortisseur autobloquant selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cellule de compensation affecte une forme cylindrique creuse à nervures longitudinales présentant une fenêtre d'ouverture selon une génératrice, telle que représentée en figure 7, fenêtre permettant à la cellule une latitude de mouvements tangentiels. 5. Amortisseur autobloquant selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cellule de compensation présente une forme cylindrique creuse à ondulations parallèles transversales telle que représentée en figure 8, travaillant à la compression dans le sens longitudinal.