Brevet FR2459418A1 — publié le 19810109

1. L'invention concerne un étayage contre le vide pour une protection par éclatement en graphite, étayage cons- titué d'un disque de graphite poreux, perméable aux fluides. - Pour protéger des espaces clos, par exemple des appareils de chimie, contre un accroissement spontané de pres- sion à l'intérieur de ces espaces, il est connu d'utiliser des protections par éclatement ou bien des disques d'éclatement, qui, lors d'un dépassement de la pression admissible pour le récipient ou l'appareil, se déchirent ou éclatent et permettent, en un temps très court, un équilibre de pression. Un matériau particulièrement indiqué pour ces protections par éclatement, est le graphite, qui comporte une résistance remarquable à la corrosion et aux efforts alternés, résistance qui est, en outre, indépendante de la température d'utilisation dans le domaine de température classique pour des appareils de chimie. Un autre avantage des protections par éclatement en graphite, est leur rupture à caractère brisant qui libère brusquement et sans re- tard la totalité de la section du tube ou du raccord. Si une dépression règne de façon permanente, ou au moins momentanément dans les récipients à protéger, l'utilisation d'étayages spé- ciaux contre le vide est nécessaire ou avantageuse, ces étaya- ges s'appliquant contre la surface de la protection par éclate- ment tournée vers le récipient et empêchant son fléchissement vers le récipient. Ces étayages contre le vide sont constitués de disques de graphite munis d'une pluralité de perçages paral- lèles. Ces étayages contre le vide sont, de façon générale, montés de façon telle qu'ils ne soient pas détruits lors du fonc- tionnement de la sécurité par éclatement et qu'ils puissent être utilisés ultérieurement. Cette réalisation constructive économi- sant le matériau, réduit par ailleurs la section libre d'évacua- tion et réduit en moyenne d'environ 40 % le facteur d'écoulement cÀ( défini comme étant le rapport de l'écoulement effectif par rapport à l'écoulement dans un tube lisse, si bien que la section transversale de la protection par éclatement doit être augmentée par rapport aux réalisations sans étayages contre le vide. L'au- tre alternativeqqui est la destruction simultanée de l'étayage contre le vide et de la protection par éclatement, n'est pas satisfaisante du fait de la dépense technique importante. L'invention concerne, en conséquence, un étayage contre le vide pour une protection par éclatement en graphite, 2.- 2459418 étgayage constitué d'un disque de graphite poreux, perméable aux fluides, étayage contre le vide caractérisé en ce que le disque de graphite présente une porosité de 15 à 30 % et un diamètre moyen de pores d'au moins 0,2 mm. En principe tous les types de graphite suffisamment perméables conviennent, et notamment les sortes de graphite présentant une porosité entre 15 et 30 % et un diamètre moyen de pores d'au moins 0,2 mm. Pour des valeurs se situant au-dessous de ces limites, une chute de pression plus importante à travers l'épaisseur du disque de graphite et donc un retard de l'ins- tant d'éclatement ne peuvent pas être exclus avec sécurité, tandis qu'audessus de ces limites, la solidité du graphite n'est souvent pas suffisante pour étayer efficacement la protec- tion par éclatement. Le coefficient de perméabilité du graphite doit avantageusement être d'un ordre de grandeur de 101 à 105 cm2 /s. Pour la fabrication du disque de graphite, des particulessmoulues et classées en dimensionsde coke sont mé- langées avec un liant pyrolisable, ce mélange est mis en forme par pressage, vibration ou par un autre procédé de mise en forme, et l'ébauche de forme ainsi obtenue est chauffée à une tempéra- ture d'environ 12000 Kelvin, pour la carbonisation du liant. L'ébauche de forme ainsi "cuite" est alors graphitisée par chauffage à une température de 3000 K, de préférence dans un four électrique à résistances, puis le disque d'étayage contre le vide est réalisé à partir des structures de graphite ainsi obtenues par sciage, tournage, meulage, etc... les dimensions et le nombre des pores peuvent être déterminés au cours de ce processus par la répartition granulomètrique du coke mis en oeu- vre, la teneur en liant et également par la vitesse d'échauffe- ment dans l'étage de carbonisation. Selon un autre procédé qui permet d'obtenir des disques de graphite avec une dispersion particulièrement faible des caractéristiques considérées et qui permet une fabrication de masse de ces disques, des structures textiles plates en fibres de carbone ou de graphite, par exemple des tissus de carbone, sont empilées les unes sur les autres, la pile est imprégnée, éventuellement sous pression, avec un brai de houille ou bien une résine synthétique, pour 8tre ensuite soumise au traitement thermique décrit ci-dessus. On obtient ainsi un matériau composite 2. - 2.4 2459418 qui comporte, insérées dans une matrice de graphite, des fibres de carbone, en tant qu'éléments de renforcement. Si nécessaire, l'imprégnation et le traitement thermique peuvent être répétés plusieurs fois. L'invention va être maintenant expliquée en se référant à un exemple de réalisation, non limitatif, représenté en coupe sur la figure unique ci-jointe. Entre les brides 1 et 1', sont bridés le disque d'éclatement 2 en graphite et le support annulaire 6,constitué également de graphitedu disque d'étayage contre le vide 59 Dans le disque d'éclatement 2 est inséré un disque de pression 3 mobile dans le sens de l'effort exercé, et entre le disque d'é- clatemert 2 ou bien le disque de pression 3 et le disque d'é- tayage contre le vide 5, et l'anneau de maintien 6, est disposé un film de graphite 4 imperméable aux gaz. Le disque poreux 5S en graphite présente les caractéristiques suivantes: - Densité brute 1,58 g/cm3 Volume des pores 20 % Diamètre moyen des pores > 0,3 mm Résistance à la flexion 12 N/mm2 Au cours d'essais comparatifs on a observé que les disques de graphite poreux constituant des étayages contre le vide, n'influencent pas la précision de fonctionnement des disques d'éclatement et ne retardent pas l'instant déclatement. Lors de l'éclatement, la totalité de la section de passage du disque d'éclatement est dans tous les cas libérée brusquement. 3.- 4.- R E V E N DI AT I 0 N S 1.- Etayage contre le vide pour une protection par éclatement en graphite, étayage constitué d'un disque de graphi- te poreux, perméable aux fluides, étayage contre le vide carac- térisé en ce que le disque de graphite présente une porosité de à 30 % et un diamètre moyen de pores d'au moins 0,2 mm. 2.- Etayage contre le vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de graphite contient des fibres de carbone comme éléments de renforcement.