Brevet FR2454037A1 — publié le 19801107

L'invention est relative à un dispositif de passage étanche d'un tube à travers une paroi. Elle concerne plus particuliè- rement un tel dispositif qui permet d'assurer l'étachéité d'une paroi de béton, pax exemple enfermant un réacteur nucléaire, au passage d'un tube de transport d'un fluide de température variable dans une ouverture de cette paroi. Jusqutà présent ltétanchéité au passage d'un tube à travers une p oi est assurée de façon telle que si le tube se déplace par rapport à la paroi l'étanchéité risque d'être compromise, ce qui peut entraSner de graves conséquences, en particulier dans les centrales nucléaires de production d'énergie électrique. L'invention surmonte cette difficulté. Le dispositif selon l'invention est earactérisé en ce qu'une enveloppe étanche, qui entoure le tube et est raccordée de manière étanche à ce dernier et à la paroi,-est déformable pour permettre les déplacements du tube sans altérer ltétanchéité. Dans une réalisation, la section de l'ouverture de la paroi est plus importante que celle du tube. Il est ainsi possible d'assurer ltétanehéité d'une paroi dans laquelle on prévoit, par construction, des ouvertures circulaires de diamètre constant au passage, dans ces ouvertures, de tubes de diamètres plus petits. Dans chaque ouverture de la paroi on peat monter, de façon étanche, un fourreau métallique. Dans ce cas, ltenveloppe peut prendre appui sur ce fourreau. D'autres caractéristique et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisa- tion, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ciannexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention la figure 2 est, à plus petite échelle, une coupe selon la ligne 2-2 de la figure t la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, mais pour une autre réalisation la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1, pour une troisième-réalisation et la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 3, mais pour une quatrième réalisation. Bes dispositifs décrits en relation avec les figures assurent l'étanchéité des passages de tubes métalliques 1 transpor- tant un fluide de température variable, notamment sous pression, dans is fourreaux cylindriques métalliques montés à étanchéité dans des ouverture 2 d'une paroi de béton 3 entourant un réacteur nucléaire (non montré). Bes dispositifs selon l'invention sont destinés à assurer l'étachéité au passage du tube 1 entre ltespace annulaire 6 à droite de la paroi 3 sur les figures, et l'extérieur 7 du réacteur, à gauche de la paroi. L'espace annulaire 6 est séparé du réacteur proprement dit par une autre paroi (non montrée) dans cet espace annulaire règne une pression supérieure à celle régnant dans le réacteur, mais inférieure à la pression atmosphérique dans ltespace extérieur 7. Dans les exemples représentés sur les figures 1 et 3, le fourreau 4 présente une partie 8 en saillie à l'intérieur de L'espace annulaire 6. Le dispositif comprend, dans une première réalisation (figure 1) un organe annulaire 9 entourant le tube 1 à l'intérieur de l'espace 6 à droite de ltextrémité 4b du fourreau 4. L'organe annulaire 9 comprend un disque plat 10 à ouverture circulaire centrale 11, un manchon 12 dans ltouverture 11, soudé aux bords de cette dernière et qui présente à ses extrémités des forages 13a et 13b de diamètre supérieur au diamètre extérieur du tube 1 quelle que soit la température de fonctionnement de ce dernier, séparés par un chambrage 14 limité par une surface cylindrique 15 coaxiale aux forages 13a et 13b et de plus grand diamètre que ces derniers, et des surfaces radiales 16 et 17 reliant la surface 15 aux surfaces des forages 13a et 13b. Le volume délimité par la surface externe du tube 1 au droit du manchon 12, par les forages 13~ et 13k, et par le chambrage 14 st rempli dtune garniture 18 en un matériau élastomère adhérant à la fois au manchon 12 et au tube 1.La garniture 18 forme ainsi une pièce tubulaire présentant un renflement central de plus grand diamètre extérieur que celui des parties d'extrémités. L'organe annulaire 9 comprend également un anneau 20, à la périphérie du disque 10 qui se compose d'une partie interne 21 soudée au disque 10 et d'une partie externe 22 appliquée contre la partie interne 21. En variante, le disque 10, le manchon 12 et la partie 21 de l'anneau 20 forment une pièce dtun seul tenant. Un logement annulaire 25 est ménagé entre les parties 21 et 22 pour loger à serrage un joint torique d'étanchéilté 24 enfermé dans un retour d'une enveloppe étanche 25 en forme de gaine et constituée par une armature en fibre de verre, par exemple à deux plis, enduite d'un produit au silicone. Pour constituer le logement 23, la partie interne 21 de l'anneau 20 présent deux surfaces externes cylidriques 26 et 27 séparées par une surface radiale 28 en saillie vers l'extérieur par rapport à la surface 26, cette dernière ayant un diamètre inférieur à celui de la surface 27. Cette surface 27 est à gauche de la surface 26 et a une largeur exiale plus faible. La partie externe 22 de l'anneau 20 présente une première surface cylindrique interne 29 de meme diamètre tue celai de la surface 26,séparée par une surface radiale 30 -à faible distance, à droite, de la surface radiale 28- d'une autre surface cylindrique 31 de plus grand diamètre, laquelle est reliée à une dernière surface cylindrique 32 par l'intermédiair d'une surface radiale 33 en saillie vers l'intérieur par rapport à la sur- lace 31, le diamètre de la surface 32 étant supérieur à celui de la surface 27. Le logement 23 est ainsi limité par les surfaces 27, 31, 30 et 33. L'espace séparant les surfaces 27 et 32 laisse le passage à ltenveloppe 25. 10raque la partie externe 22 de L'anneau 20 est 2pplxquée à serrage contre la partie interne Z1, le joint 24 est écrasé dans le logement 23 , cet écrasement étant cependant limite par la butée entre les faces 25 et 29. A son autre extrémités l'enveloppe enferme, dans un retour 36, un autre joint torique d'étanchéité 37 analogue au a oint 24 et logé à serrage dans un logement 38 de même forme que le logement 23, et menagé entre une bague 40 analogue à la partie externe 22 de 1'anneau 20 et une autre pièce annulaire 41 dont la surface externe est analogue à celle de la partie interne 21 de l'anneau 20 et qui, pour le reste, est semblable au manchon 12 mais entoure ltextrémité de la partie 8 du fourreau 4. Une garniture 42 en matériau élastomère adhère à la surface externe 8a du fourreau 8 et aux surfaces internes de la pièce annulaire 41. Cette garniture 42 présente, comme celle de la référence 18, ieux parties d'extrémités 43 et 44 séparées par une partie centrale 45 de plus grand diamètre. La bague 40 a sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que la partie externe 22 de l'anneau 20. Toutefois, le logement 38 se trouve dans sa partie droite. Pour appliquer à serrage la bague 40 contre la pièce annulaire 41, cette bague 4Q est séparée en trois secteurs 50, 51 et 52 sont chacun s'étend sur un angle de 120 (figure 2) et se termine par des oreilles radiales 53 et 54 percées d'ouvertures afin de permettre le serrage par coopération d'une tige filetée 55, passée à travers les ouvertures de deux oreilles vosines, et d'un écrou 56. Le serrage de la partie externe 22 contre la partie interne 21 de l'anneau 20 est obtenu da la même manière par division de la partie externe 22 en secteurs (non montrés). Pour permettre la réalisation de la garniture 18, le manchon 12 présente deux parties 60 et 61 séparées en direction axiale, la partie 60 comportant les surfaces 15 et 16 et la partie 61 la partie radiale 17. Cette derniére est la surface externe d'unle @ossage axial 62 de la partie 61, lequel est introduit à l'extrémité droite du forage de la pièce 60 délimité par la surface 15. La garniture 18 est fabriquée comme suit: la pièce annulaire y, sans la partie 61 du manchon 129 est maintenue coaxiale- nent autour du tube 1 et des anneaux d'une matière vulcanisable ou polymérisable sont introduits dans le chambrage 14 par son ouverture droite dégagée, puis ce chambrage est fermé par le bossage 62 après la mise en place de la. partie 61 du manchon 12 des vis 65, représentées par leurs axes, permettent de maintenir à serrage les anneaux dans le chambrage 14. Ces derniers sont en- suite chauffés et remplissent le chambrage 14 ainsi que le volume limité par les forages 13a et 13b et le tube 1. Après polymé- risation ou vulcanisation, le matériau élastomère adhère au tube 1, aux surfaces des forages 13a et 13b et à celles limitant Le chambrage 14. La garniture 42 est réalisée de la meme manière que la garniture 18. A cet effet, la pièce annulaire 41 est séparée en deux parties 70 et 71 analogues respectivement aux parties 60 et 61 du manchon 12. Cependant, la partie 70 présente une saillie 70a entourant la partie 71 de façon que les surfaces radiales en regard des parties 70 et 71 ne forment pas une fente débouchant, à ltextérieur, dans le logement 38. Bes variations de diamètres, dues aux variations de température du tube 1, sont sans conséquence sur l'étanchéité en raison de ltélasticité de la garniture élastomère 18. Le tube 1 peut se déplacer axialement ou radialement, d'une part, du fait de la souplesse de l'enveloppe 25 et, d'autre part, parce que cette dernière n'est pas tendue. La fixation de la pièce 9 au tube 1 par l'intermédiaire de la garniture élastomère 18 est plus simple à mettre en oeuvre qu'une soudure et, en outre, ntaltàre pas les caractéristiques du tube. En variante, le manchon métallique 12 présente un canal 75 (représenté en traits mixtes sur la figure 1) pour l'introduction d'un élastomère non polymérisé dans le chambrage 14 et entre les forages 13a et 13b et le tube 1. Sn variante également, au lieu de prévoir une garniture en matière élastomère, la pièce annulaire 41 est fixée de façon étan- che par soudage à la partie 8 du fourreau 4. La réalisation représentée sur la figure 1est avantageuse pour des diamètres de tubes 1 qui ne sont pas trop importants car, pour des diamètres plus grands, par exemple supérieurs à 300 millimètres, le chauffage de la garniture élastomère, afin quteDe soit réparti de façon homogène autour du tube, présente des difficultés de réalisation. L'exemple représenté sur la figure 3 s'applique plus par- ticulièrement au passage étanche des tubes de diamètres plus importants, par exemple supérieurs à 300 millimètres. Dans cetexemple, le manchon 12a entourant le tube 1a a, en section par un demi-plan diamétral, la forme d'un U à base large 80 à ltopposé du tube. Be plus petit diamètre de forage du manchon est, comme celui des forages 13a et 13b, supérieur au diamètre extérieur du tube 1 quelle que soit la température dtutilisa- tion de ce dernier. Un joint torique 81 occupe la chambre annulaire limitée par le Uet la paroi externe du tube la. Ce åoint présente une enveloppe étanche 82 en élastomère armé qui, après sa mise en place, est remplie par un fluide ou une autre matière élastique 83 qui la gonfle et est appliqué à pression contre le tube et contre la base 80. La pièce annulaire 41a est, après gonflage, solidaire de la partie 8 du manchon 4de la même manière que le manchon 12a est solidaire du tube 1a. Cette pièce 41a présente donc en section par un demi-plan diamétral la forme d'un U à base large 84 à ltopposé de la sail- /aa gourraau 4 lie SI etea chambre annulaire délimitée par ce U et la surface externe du tube est occupée par un Joint torique 85 à enveloppe élastique armée 86 remplie par un fluide ou une autre matière élastique 87 qui gonfle cette enveloppe. Pour la fixation de la seconde extrémité de l'enveloppe 25a à la pièce annulaire 41~, on prévoit une bague 40a analogue à la bague 40 (figure 1). Pour permettre le gonflage des enveloppes 82 et 86,cellesci comportent, comme les chambres à air de bicyclette, une ou plusieurs valve(s) (non montrées). Be fluide de gonflage est par exemple un gaz tel que 1'air, un liquide ou une matière polymé @isable. Be gonflage des enveloppes 82 et 86 est avantageusement effectué simultanément à l'aide d'un même appareil de gonflage pour tous les passages étanches de tous les tubes à travers la paroi 5 . Dans les réalisations montrées sur les figures 4 et 5, le fourreau 4 ne présente pas de partie en saillie dans ltespa- ee annulaire 6. La fixation de l'extrémité de ltenveloppe 25 tournée vers la par-oi est donc assurée par l'intermédiaire d'une pièce annulaire fixée à la face interne 4a du fourreau. La fixation de ltextrémité de l'enveloppe 25 distante de la paroi 3 s'effectue de la même manière que dans les réalisations représentées sur les figures 1 et 3 pour les exemples montrés ur les figures, respectivement 4 et 5. Dans la forme d'esécution représentée sur la figure 4,une première pièce annulaire 90 est à l'intérieur du fourreau 4 elle présente dans sa partie droite une surface externe 90a dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre intérieur dudit fourreau, et dans-sa partie gauche une autre surface externe 91 de diamètre sensiblement plds petit de façon à ménager entre elle et la surface 4a une cavité 92 garnissable d'un matériau élastomère 93. Cette cavité est fermée par le bossage 94d'une autre pièce annulaire 95 de même diamètre intérieur que la pièce 90 et dont la surface externe 96 a le même diamètre que celui de la surface 90a.Cette pièce 95 présen- te une partie cylindrique 97 en saillie hors du fourreau 4, dans l'espace 6, qui est entourée par une bague g8 ménageait entre elle et la surface externe de cette partie 97 un logement 99 pour Le joint d'étanchéité torique 37 à l'extrémité de l'enveloppe 25 et un passage pour cette enveloppe. La garniture 93 est mise en place de la même manière que la garniture 18 dans le mode de réalisation de la figure 1. Pour loger les moyens de chauffage de cette matière en vue de sa poly- @érisation ou vulcanisation, on peut prévoir autour du fourreau 4 et de la pièce annulaire 90 des cavités (non montrées) ménagées dans la paroi 3. Dans l'exemple de la figure 5, une pièce annulaire 101 qui, en demi-section diamétrale, a la forme d'un U ménage entre elle et la surface interne 4a du fourreau 4 une chambre annulaire remplie par un joint torique 102 à envelloppe élastique armée 103 gonflable par un fluide ou une autre matière élastique. La branche 104 du U @ournée vers l'espace 6 présente un rebord cylindrique 105 en saillie dans l'espace 6 entouré par une bague 106 pour loger à serrage le Joint torique 37 d'extrémate de l'enveloppe 250 En variante (non montrée) l'étanchéité entre le tube et l'organe annulaire 9 est assuré par un joint torique, par exemple au chloroprène, appliqué à serrage entre le tube et l'organe annulaire par des moyens de serrage que comporte ce dernier. REVENDICATIONS 1. Dispositif de passage étanche d'un tube à travers une paroi, caractérisé en ce quturle ellveloppe étanche, qui entoure le tube et est raccordée de manière étanche au tube et à la paroi3 est déformable pour permettre les déplacements du tube sans altérer l'ét;anchéité 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce @ue la section de l'ouverture de la paroi est plus importante que celle du tube 3.Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe déformable est raccordée au tube par l'intermédiaire d'un organe annulaire rigide. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une garniture élastique est appliquée à étanchéité contre la surface externe du tube et la surface interne de l'organe annulaire. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre est en une matière élastomère ou en caoutchouc vulcanisé adhéraht à la fois au tube et à l'organe annulaire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre du tube est inférieur à 300 millimètres. 7,Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce 7. DisFasi que la garniture est une enveloppe torique gonflable par un fluide ou une matière polymérisable de façon que cette garniture soit appliquée i pression contre le tube et l'organe annulaire. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diamètre du tube est supérieur a 500 millimètres. 9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la garniture est un joint appliqué entre le tube et l'organe annulaire par des moyens de serrage que comporte ledit organe. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe est montée à étanchéité à ses extrémités au tube et à la paroi. 1. Dispositif selon les revendications 3 et 10, caractérisé en ce qu'une extrémité de l'enveloppe présente un retour enfermant un joint torique logé à serrage dans un logelnent ménagé entre deux parties de ltorgane annulaire. 12. Dispositif selon la revendication 11S caractérisé en ce que la seconde extrémité de l'enveloppe présente également un retour enfermant un second joint d'étanchéité logé à serrage dans un logement ménagé entre deux parties dun second organe annulaire fixé à étanchéité à un fourreau métallique monté, également à étanchéité, dans ltouverture de la paroi dans laquelle passe le tube. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le fourreau présentant une partie en saillie d'une face de la paroi, le second organe annulaire est fixé à la surface externe du fourreau. 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le second organe est fixé à la surface interne du fourreau. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la fixation du second organe annulaire au fourreau comporte une garniture élastiqu interposée entre cet organe annulaire et le fourreau et appliquée à étanchéité contre les surfa-ces en regard de ces éléments assemblés. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la garniture est un élastomère ou un caoutchouc vulcanisé adhérant aux parois du fourreau et du second organe annulaire. 17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la garniture est une enveloppe torique gonflable. 18. Application d'un dispositif salon lVune quelconque des revendications précédentes pour assurer l f étanchéité entre un tube de transport de fluide et une paroi de béton, par exemple enfermant un réacteur nucléaire.