Brevet FR2472129A1 — publié le 19810626

247212*9 La présente invention se rapporte à un dispositif capable de maintenir un élément droit de tuyauterie sur une structure résistante en reprenant les efforts radiaux appliqués à la tuyauterie en autorisant de faibles dé- placements axiaux dûs à la dilatation. Il fait partie d'un système combi- né de supportage de sorties radiales de tuyauterie vapeur comprenant par ailleurs un point fixe de maintien de la tuyauterie. Un tel système est utilisé dans une centrale nucléaire. Il existe différents types de dispositifs d'attache dtune tuyauterie sur une structure résistante. Dans la demande de brevet français no 77- 31705 de la demanderesse, un élément droit de tuyauterie est solidaire de plaques carrées qui sont engagées entre deux glissières solidaires de la structure fixe. Par ailleurs l'élément de tuyauterie est attaché à la struc- ture par deux bielles positionnées à distance des glissières et des plaques carrées associées. Chacune de ces bielles est articulée d'une part à l'é- lément de tuyauterie et d'autre part à la structure. Ces bielles per- mettent de reprendre les efforts parallèles aux faces des glissières. Si le maintien radial dans toutes les directions est assuré par les glissiè- res et par les bielles articulées, par contre la disposition de ces élé- ments, le long de la tuyauterie, engendre des efforts au niveau des fixa- tions de ces éléments, déportés de la structure fixe. La présente invention a pour objet un dispositif de maintien d'une tu- yauterie à une structure résistante permettant de reprendreles efforts de torsion ou de flexion de la tuyauterie dans toutes les directions possi- bles. La conception du dispositif permet de l'adapter à des efforts plus ou moins importants. Le pont thermique, entre la tuyauterie et les parties métalliques ancrées à la structure de support, est réduit au minimum et les interruptions de calorifuge sur la tuyauterie sont limitées. Le dis- positif autorise des gradients de température importants du fait de l'ab- sence de guidage par patins et permet de maintenir les ancrages, sur la structure résistante, à un niveau de température acceptable. Le montage est simple et les possibilités de règlage sont très larges. Ce dispositif autorise aussi des déplacements axiaux faibles de la tuyauterie, par rap- port au point fixe situé en amont. Le dispositif de maintien selon l'invention permet d'attacher une tu- yauterie à au moins une semelle d'ancrage scellée à une structure résis- tante et il est caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de pièces d'attelage rectilignes attachées par des articulations à la tuyau- terie réunies à la semelle d'ancrage et disposées dans une pluralité de plans perpendiculaires à l'axe de la tuyauterie qui contiennent chacun au moins deux desdites pièces-d'attelage dont les axes longitudinaux sont dis- posés selon les côtés d'un triangle de manière à transmettre les couples de torsion appliqués à la tuyauterie. L'invention va maintenant 9tre décrite avec plus de détails en se ré- férant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 est une vue d'ensemble d'un système combiné de supportage comprenant le dispositif selon l'invention. La Figure 2 est une vue en élévation-avec une coupe partielle-d'un pre- mier mode de réalisation du dispositif de maintien selon l'invention. La figure 3 représente une coupe selon A-A de la figure 1. La figure 4 est une vue en élévation d'une variante- du dispositif re- présenté par les figures 2 et 3. La figure 5 représente une coupe B.B de la figure 4. La figure 6 représente une vue en élévation d'un second mode de réali- sation du dispositif selon l'invention. La figure 7 est une coupe selon C.C de la figure 6. Le dispositif selon l'invention est intégré dans un système combiné de supportage représenté par la figure 1. La tuyauterie I est maintenue sur une structure résistante 2 d'une part par le dispositif de maintien repéré dans snn ensemble par la référence 31 et d'autre part un point fixe 92. Un tirant 9 est lié à la structure 2 et à la tuyauterie. Ce tirant est un tirant auto-bloquant qui assure une liaison souple à résistance limitée dans le cas d'une variation lente (dilatation, contrac- tion) mais permet un blocage dans le cas d'une variation rapide (rupture de tuyauterie, séisme...). Ce système combiné de supportage doit permettre de protéger le tronçon de la tuyauterie, et en particulier le robinet d'i- solement placé sur celui-ci. La tuyauterie est maintenue sur la structure résistante 2 par l'inter- médiaire d'une semelle d'ancrage 3. Cette semelle est en plusieurs éléments réparés (figures 2 à 5) ou est monobloc (figures 6 et 7). Elle est ancrée à la structure 2 à l'aide par exemple de tirants de scellement précontraints. La tuyauterie 1 est reliée à la semelle d'ancrage 3 par des pièces d'attelage 4, 5, 6 (figures 2 à 5) ou 4, 5, 6, 7 (figures 6 et 7). Cha- que pièce d'attelage est rectiligne à la manière d'un tirant ou d'une bielle. Elle est reliée à ses extrémités par deux articulations d'une part à la tuyauterie d'autre part à la.semelle. Les pièces d'attelage 4 sont re- liées par les articulations Il à la tuyauterie et par les articulations 81 à la semelle. Les pièces d'attelage 5 sont reliées par les articulations 12 à la tuyauterie et par les articulations 82 à la semelle. Les pièces d'attelage 6 sont reliées par les articulations 13 à la tuyauterie et par les articulations 82 ou 83 à la tuyauterie. Les pièces d'attelage 7 sont reliées par les articulationsl4 à la tuyauterie et par les articulations 84 à la semelle. La tuyauterie est reliée aux pièces d'attelage par au moïs trois articulations Il à 14.situées à 1200 l'une par rapport à l'autre. Les axes longitudinaux des pièces d'attelage sont disposés dans une pluralité de plans perpendiculaires à l'axe 16 de la tuyauterie. Chaque plan cnntient au moins deux pièces d'attelage. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le plan A.A. contient trois pièces d'attelage 4, 5, 6. Les pièces d'attelage 4, 5, 6, 7 sont placées chacune dans un plan pa- rallèle à l'axe de la tuyauterie en étant perpendiculaires à cet axe. Les aees longitudinaux des pièces d'attelage d'un même plan perpendi- culaire à l'axe de la tuyauterie sont disposés, selon les c8tés d'un tria> gle. Dans les modes de réalisation des figures 2 à 5, les trois pièces d'attelage 4, 5, 6 d'un même plan sont articulées à la semelle par deux articulations seulement, les pièces d'attelage 5 et 6 ayant un axe d'arti- culation commun 82. Dans les modes de réalisation des figures 2 à 5, les articulations 81 et 82 des pièces d'attelage sur la semelle sont des articulations à rotule. Ces types d'articulations sont nécessaires pour autoriser-les mouvements de dilatation de la tuyauterie selon l'axe 16. Chaque pièce d'attelage 4 est articulée à une chape 31 par l'intermédiaire d'un axe d'articulation 81 et d'une rotule. Chaque pièce d'attelage 5 est articulée avec une pièce d'at- telage 6 à une double chape 32 par l'intermédiaire d'un axe d'articulation 82 commun et d'une rotule. Les deux pièces 5 et 6 sont indépendantes. Les axes d'articulation 81 et 82 sont parallèles à l'axe de la tuyauterie. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, les articulations 11, 12, 13 sont des articulations cylindriques. Chaque articulation comprend un tourillon radial 111, 121, 131. Chaque tourillon est solidaire de l'é- lément de tuyauterie et est engagé dans un alésage de la pièce d'attelage. Les tourillons d'un même plan perpendiculaire à l'axe de la tuyauterie sont situés à 1200 l'une de l'autre. Les articulations s'étendent dans le plan contenant les pièces d'attelage radialement autour de 16. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, les articulations 11, 12, 13 sont des articulations à rotule. Chaque articulation 11, 12, 13 comprend d'une part un tourillon 112, 122, 132, respectivement, qui est pa- rallèle à la tuyauterie et d'autre part une rotule. Ces tourillons sont portés par deuxflasques 17 et 18 qui sont soudés à la tuyauterie. Les différents axes d'articulation 81 des pièces d'attelage 4 sont a- lignés parallèlement à l'axe de l'élément de tuyauterie. De même les difFé- rents axes d'articulation 82 des pièces d'attelage 5 et 6 sont alignés pa- rallèlement à l'axe de la tuyauterie. Chaque axe longitudinal de pièce d'attelage passe par un tourillon ou un axe d'articulation sur la tuyaute- rie et par un axe d'articulation 81 ou 82 sur la semelle. Les axes longitu- dinaux des pièces d'attelage sont disposés selon les trois c8tés d'un tri- angle fictif dont un des sommets est occupé par l'axe d'articulation 82. 1$ Les axes longitudinaux des pièces d'attelage d'un même plan perpendiculai- re à l'axe de tuyauterie sont concourants deux à deux. De préférence les pièces d'attelage ont &s longueurs égales. Le mode de réalisation des fi- gures 6 et 7 comprend des pièces d'attelage 4, 5, 6, 7 qui sont des barres ou tirants ne travaillant qu'en traction. Les barres 4 et 5 sont concou- rantes et sont situées dans un même plan perpendiculaire à l'axe de l'élé- ment de tuyauterie, les barres 6 et 7 étant légèrement décalées dans un plan voisin. Ces barres 4, 5, 6, 7 sont susceptibles de fléchir pour re- prendre la dilatation axiale. Une butée d'appui 8 solidaire de la structu- re de support 2 estnontée sur la semelle d'ancrage 3 du côté de l'élément de tuyauterie. Un butoir 19 solidaire de l'élément de tuyauterie est appli- qué contre la surface de glissement de la butée 8 qui permet un appui de l'élément de tuyauterie. La butée et le butoir associé s'étendent pa- rallèlement à l'axe de la tuyauterie sur une longueur correspondant à la longueur occupée par chaque groupe de barres. La butée et le butoir reprea. nent les efforts exercés perpendiculairement à la tuyauterie vers la struc- ture. Sur la figure 7, les barres 4, 5, 6, et 7 sont reliées à la tuyauterie par des semi-articulations 11, 12, 13, 14 engagées dans des longerons so- lidaires de la tuyauterie. Elles sont réunies à la semelle d'ancrage 3 par 36 boulonnage. Les barres peuvent 9tre reliées par les ar- ticdations à un manchon épais obtenu par forgeage et formant un élément de tuyauterie. Les barres 6 et 7 sont alignées deux à deux dansdes plaOs parallèle à l'axe de tuyauterie et sont situées du c8té du butoir et de la butée. Les barres 4 et 5 sont contenues dans deux plans qui se coupent suivant une li- gne située au-delà de la tuyauterie par rapport à la structure de support et sont symétriques par rapport au plan passant par l'axe de la tuyau- terie et perpendiculaire aux bielles 6 et 7. Les bielles 4 et 5 sont mon- tées de manière que les articulationsIl et 12 sur la tuyauterie soient re- lativement proches et que les points d'attache 81 et 82 sur la semelle soient relativement éloignés. Les articulations 13 et 14 des barres 6 et 7 sont assurées sur un étrier commun, les barres 6 et 7 étant montées de part et d'autre de cet étrier commun. V étrier constitue le butoir. Le fonctionnement du dispositif va maintenant 9tre décrit. Dans les modes de réalisation des figures 2 à 5, l'articulation des pièces d'attelage sur la semelle d'une part et sur l'élément de tuyauterie d'autre part permet les dilatations axiales. Sous l'effet d'un effort ra- dial, l'équilibre se réalise soit par traction, soit par compression des pièces d'attelage, avec une valeur maximale par pièce d'attelage qui est égale aux 2/3 du vecteur radial dans la section. Sous l'effet d'un couple de torsion, lestrois pièces d'attelage associées dans un plan perpendicu- laire à l'axe de la tuyauterie sont sollicitées en traction et en compres- sion. Sous l'effet d'un moment de flexion et dans n'importe quelle direc- tion, les pièces d'attelage sont sollicitées par couple soit en traction, soit en compression mais avec toujours une valeur maximale égale aux 2/3 du vecteur de la section., Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, toutes les pièces d'at- telage ou barres travaillent en traction et peuvent fléchir. La butée glis- sante associée au butoir reprend les efforts radiaux normaux à la sur- face de glissement qui est parallèle à la paroi de la structure résistan- te. La souplesse des barres, éventuellement améliorée par semi-articula- tionsautorise de légers déplacements axiaux dés à la dilatation. LA tuyau- terie est guidée par appui contre la butée 8. L'ensemble des barres réali- se un parfait guidage axial avec un.effet de frottement contre la butée 8. Ce frottement est réduit par adjonction d'un matériau glissant approprié. Sous l'effet d'un effort radial, les barres 4, 5, 6, 7 sont mises en trac- tion et la butée 8 encaisse un effort de compression. Sous l'effet d'un couple de torsion tendant à provoquer la rotation de la tuyauterie dans le sens des aiguilles d'une montre, les barres 4 et 6 sont mises en traction de manière à s'opposer à la rotation. Sous l'effet d'un couple de torsion tendant à provoquer une rotation en sens inverse, ce sont les barres 5 et 7 qui sont mises en traction. Sous l'effet d'un moment de flexion tendant à décoller l'extrémité de l'élément de tuyauterie par rapport à la struc- ture résistante 2, l'équilibre se réalise par traction dans les barres voi- sines du point d'application du moment et par compression sur la partie de la butée 8 située du c8té opposé. Si le moment tend à rapprocher la tuyauterie de la structure résistante, les effets sont inversés. Sous l'effet d'un moment tendant à déplacer l'extrémité de l'élément de tuyauterie 1, parallèlement à la paroi de la structure de support, l'équilibre se réa- lise par les barres situées du ceté opposé au déplacement. Les barres si- tuées au centre de l'ensemble ne sont alors pratiquement pas sollicitées. Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et perfectionnements de détails et de même envisa- ger l'emploi de moyens équivalents. C'est ainsi que les barres 4, 5, 6 représentées aux figures 2 et 3 sont fixées à la tuyauterie par un manchon épais obtenu par forgeage. R E V E N D I C A T I 0 N S 1- Dispositif de maintien d'une tuyauterie à au moins une semelle d'an.- crage scellée à une structure résistante, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de pièces d'attelage rectilignes attachées par des articulations à la tuyauterie et réunies à la semelle d'ancrage et disposées dans une pluralité de plans perpendiculaires à l'axe de tuyauterie qui contiennent chacun au moins deux desdites pièces d'attelage dont les axes longitudinaux sont disposés selon les c8tés d'un triangle de manière à transmettre les ceples de torsion appliqués à la tuyauterie. 2- Dispsositif de maintien d'une tuyauterie selon la revendication 1 dans lequel un même plan perpendiculaire contient au moins trois pièces d'attelage, caractérisé par le fait que les articulations sur la tuyaute- rie sont situées à I200 l'une par rapport à l'autre. 3- Dispositif de maintien d'attache d'une tuyauterie selon la revendi- cation 2, caractérisé par le fait que les articulations des pièces d'atte- lage sur la tuyauterie sont des articulations cylindriques s'étendant dans le plan contenant ces pièces, radialement autour de l'axe de la tuyauterie. 4- Dispositif de maintien d'une tuyauterie selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les axes d'articulation des pièces d'attelage sur la tuyauterie sont parallèles à l'axe de la tuyauterie. - Dispositif de maintien d'une tuyauterie selon la revendication 4, caractérisé en ce que les axes d'articulation sont solidarisés entre eux et à la tuyauterie par deux Ilasques soudés à celle-ci. 6- Dispositif de maintien d'une tuyauterie selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que deux des pièces d'atte- lage contenues dans un meme plan perpendiculaire à l'axe de la tuyauterie sont liées à la semelle d'ancrage par un axe d'articulation commun. 7- Dispositif de maintien d'une tuyauterie selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une butée d'appui solidaire de la structu- re résistante et en contact par une surface de glissement avec un butoir solidaire de la tuyauterie et au moins quatre pièces d'attelage réparties deux à deux dans des plans perpendiculaires à l'axe de la tuyauterie, dont deux sont situées de part et d'autre du butoir. 8- Dispositif de maintien selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pièces d'attelage sont conte- nues dans des plans parallèleià l'axe de la tuyauterie et concourants sui- 247212 9 vant une ligne située au-delà de la tuyauterie par rapport à la structure de support. -- 9- Dispositif de maintien d'une tuyauterie selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé par le fait que les pièces d'attelage ont des longueurs égales.