Brevet FR2471537A1 — publié le 19810619

L'invention se rapporte à un élément de sécurité destiné à empêcher la sortie rapide d'un fluide emmagasiné dans une cuve sous pression en cas de rupture d'une canalisation raccordée à cette dernière, un élément d'obturation disposé au raccord de la canalisation subissant une déformation permanente sous une différence de pression prédéterminée entre la cuve et la canalisation et obturant cette dernière, cet élément d'obturation étant constitué d'un élément plissé formant à une extrémité une étoile à n pointes composée de n dents en saillie et de n angles rentrants, tandis que l'autre extrémité consiste en un polygone à n côtés et ces figures ainsi délimitées étant réunies par des surfaces triangulaires planes. Dans un élément connu de ce type, les angles du polygone sont décalés par rapport aux pointes de l'étoile dans la direction de la circonférence (brevet de la République Fédérale d'Allemagne NI 26 16 235). L'expérience a toutefois montré que le mode de réalisation connu doit être formé de cloisons ayant une épaisseur relativement grande pour être capable de résister à une forte différence de pression lorsqu'il est fermé. Cette forte épaisseur des cloisons exige une différence corres- pondante élevée de pression pour la fermeture de l'élément. Il faut adopter une section d'ouverture de l'élément de sécurité qui soit relativement faible du côté de l'étoile à l'état ouvert pour produire à cet état cette forte différence de pression sous l'effet du flux massique de fluide en cas de rupture de la canalisation. L'élément connu de sécurité provoque donc en service une perte de pression relativement élevée. L'invention a pour objet un élément de sécurité de ce type, mais perfectionné de manière à réduire considérablement la perte de pression qu'il provoque en service normal. Selon une particularité essentielle de l'invention, les angles du polygone sont à l'alignement des pointes de l'étoile à la circonférence de l'élément de sécurité, de sorte que, lorsque celui-ci est fermé, deux surfaces triangulaires, dont un côté de chacune est adjacent à l'étoile, deviennent parallèles. Le polygone et l'étoile sont de préférence réguliers. - Lorsque l'élément plissé selon l'invention se ferme, deux surfaces triangulaires, dont chacune relie deux côtés de l'étoile à un angle du polygone, s'appliquent l'une contre l'autre. Ainsi, lorsque l'élément est fermé, un interstice d'étranglement orienté en profondeur apparaît entre ces deux surfaces triangulaires, qui sont alors parallèles, et les surfaces triangulaires adjacentes au polygone prennent très bien appui l'une contre l'autre, de sorte que l'élément peut absorber une différence de pression plus grande que l'élément connu en ayant une même épaisseur de cloison ou inversement -conformément au but recherché - peut être réalisé avec des cloisons plus minces pour une même charge admissible, de sorte que la perte de pression en service normal est plus faible. Dans le mode de réalisation selon l'invention, les arêtes longitudinales partant des pointes de l'étoile et aboutissant aux angles du polygone forment un unique repli à l'état fermé. Il est donc relativement difficile d'obtenir une obturation étanche au niveau des arêtes. Des garnitures en saillie vers l'intérieur et formant une baguette d'étanchéité -sont donc avantageusement disposées sur les côtés des surfaces triangulaires qui forment l'étoile; il n'est pas nécessaire ainsi que les surfaces triangulaires partant de l'étoile soient totalement en contact lorsque l'élément est fermé. Un mode de réalisation sous forme de bourrelet, par exemple constitué d'un cordon de soudure, permet d'obtenir des baguettes d'étanchéité relativement dures et, en variante de réalisation, des tabliers flexibles peuvent facilement -se conformer de manière à compenser des déformations éventuelles. Suivant un mode de réalisation avantageux selon lequel les arêtes des replis situées le long de deux surfaces triangulaires en contact de l'élément de sécurité sont affaiblies à l'extrémité se trouvant du côté de l'étoile, un affaiblissement de l'épaisseur de la cloison dans la zone des arêtes compense le durcissement du matériau qui se produit lors de la flexion. Il est possible d'éviter ainsi l'apparition d'une fuite exagérément prononcée dans la zone de l'arête. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: les figures 1, 2 et 3 sont une vue en plan, une coupe transversale à l'état ouvert selon la ligne II-II de la figure 1 et une vue en plan à l'état fermé de l'élément de sécurité connu, mentionné en préambule ç les figures 4, 5 et 6 sont des vues et une coupe transversale identiques de l'élément de sécurité selon l'invention; la figure 7 représente à échelle agrandie la partie de la figure 6 entourée par un ovale A; la figure 8 est une coupe transversale selon la ligne VIII-VIII de la figure 7; la figure 9 est une coupe analogue à celle de la figure 8, mais représente une variante de réalisation; la figure 10 est une représentation à échelle agrandie de la partie entourée par un cercle B sur la figure 4; la figure 11 est une coupe verticale selon la ligne XI-XI de la figure 10; et la figure 12 est une élévation avec coupe axiale partielle représentant un élément de sécurité monté à l'extrémité d'une canalisation. L'élément de sécurité des figures 1 et 2 comprend des triangles isocèles 7 (figure 2) orientés légèrement vers l'extérieur, partant des côtés d'un polygone régulier comprenant des angles 1, 2, 3, 4, 5, 6 et aux côtés égaux 8 desquels sont reliées des surfaces triangulaires 9 reliées par une arête 10. La figure 12 représente un exemple de mise en oeuvre d'un élément de sécurité de ce type; cette figure représente l'embouchure d'une canalisation 37, équipée d'un organe d'arrêt 36, dans une cuve sous pression 38. Dans l'exemple représenté, l'élément de sécurité 32'est disposé à l'extrémité gauche de la canalisation 37 qui pénètre dans la cuve sous pression 38. Il est fixé par sa base 33, formée du polygone, par exemple sur une bride 34 d'un tube, de manière que son côté en étoile 35 se trouve en amont de son côté polygonal. L'épaisseur de sa cloison est calculée de manière *qu'il résiste à la chute de pression lorsque l'écoulement s'effectue normalement. Lorsque le débit passant par l'élément de sécurité 32' monte fortement par suite d'une rupture de conduite en aval de cet élément, ce dernier se rabat en se fermant sous l'effet de l'élévation de la chute de pression qui s'exerce en particulier sur les côtés triangulaires 9 (figure 1); la figure 3 représente l'élément fermé. L'élément de sécurité 32 selon l'invention -a également une surface de base formée d'un polygone régulier comprenant les angles il à 16. Des triangles isocèles 17, aux côtés égaux desquels sont reliées des surfaces triangulaires 19, partent également des côtés du polygone, de la manière représentée sur les figures 4 et 5. Tous les plis sont exécutés dans le sens inverse à ceux du mode de réalisation connu des figures 1 à 3, de sorte que l'arête 30 qui est commune à deux surfaces triangulaires 19 est en saillie vers l'extérieur, contrairement à l'arête 10 du premier mode de réalisation. Lorsque l'élément est fermé (figure 6), deux surfaces triangulaires 19 en contact par une arête longitudinale 30 sont rabattues parallèlement l'une contre l'autre. Les surfaces 17 forment une pyramide fermée. Alors que dans l'élément fermé selon l'art antérieur (figure 3), les surfaces voisines 9 se rencontrant le long d'une arête de fermeture sensiblement radiale 20 inscrivent entre elles un angle aigu, les surfaces 19 du mode de réalisation de l'invention sont rabattues parallèlement l'une sur l'autre. Il apparaît dans ce cas, au voisinage des arêtes radiales 18 situées entre deux surfaces voisines 19, des sections de passage en forme de gouttes 22 qui représentent des points de fuite avec l'ouverture 39 (figure 6) subsistant au centre de l'élément de sécurité fermé 32. Il est possible de réduire la largeur de ces sections de passage en forme de gouttes 22 en disposant au voisinage des bords radiaux libres 18 des surfaces triangulaires 19 des baguettes d'étanchéité ayant par exemple la forme de cordons de soudure 24 (figure 8). Ces cordons de soudure peuvent être usinés. Les baguettes d'étanchéité massives de la figure 8 peuvent être remplacées par des baguettes d'étanchéité flexibles telles que représentées sur la figure 9 et consistant en un feuillard recourbé en étrier ou en un tablier 25. Ces feuillards sont de préférence rapportés par un joint de soudure 26 sur le côté extérieur d'une surface triangulaire 19 sur deux, leur extrémités libres formant un coude entre les côtés intérieurs des deux surfaces triangulaires voisines 19. L'élément d'étanchéité peut être affaibli le long des arêtes longitudinales 30 afin de réduire les sections de passage en forme de gouttes 22, cet affaiblisse- ment pouvant être produit par un trait de scie éventuellement continu dans la direction de l'arête ou, de la manière représentée sur les figures 10 et 11, par une gorge 28 de section sensiblement triangulaire. La profondeur de cette gorge 28 peut aller en diminuant vers le côté polygonal de l'élément, de la manière représentée sur les figures 10 et 11. Cette gorge affaiblit la section du matériau de manière que l'arête longitudinale 30 soit conformée en charnière. Cet affaiblissement de l'arête longitudinale 30 située entre les deux surfaces triangulaires 19 peut aussi être effectué sur la longueur totale par meulage plan parallèle à l'arête idéale. L'élément de sécurité 32 selon l'invention est utilisable non seulement dans le sens décrit, mais également en élément de sécurité anti-retour. Il est alors disposé de manière à être balayé dans le cas normal dans le sens allant du côté polygonal 33 vers le côté en étoile 35 (figure 12). En cas de fort reflux en sens inverse, il se rabat en se fermant. Il peut être judicieux, pour améliorer la sensibilité de sa réponse, de réduire le rapport de la surface en étoile à la surface polygonale par rapport à celui que représente la figure 4, par exemple en faisant en sorte que les arêtes longitudinales 30 (figure 5) soient en contact dans les surfaces triangulaires voisines 19 en étant inclinées non pas verticalement sur la surface polygonale, mais vers l'intérieur, ou en réduisant le cercle inscrit de l'étoile. REVENDICATIONS 1. Elément de sécurité destiné à empêcher la sortie rapide d'un fluide emmagasiné dans une cuve sous pression en cas de rupture d'une canalisation raccordée à cette dernière, un élément obturateur disposé au raccord de la canalisation subissant une déformation permanente sous l'effet d'une différence prédéterminée de pression entre la cuve et la canalisation en obturant cette dernière, l'élément d'obturation étant constitué d'un élément plissé formant à une extrémité une étoile à n pointes se composant de n dents en saillie et de n angles rentrants, tandis que l'autre extrémité consiste en un polygone à n côtés, ces figures ainsi délimitées étant reliées par des surfaces triangulaires planes, élément caractérisé en ce que les angles (11-16) du polygone sont à l'alignement des pointes de l'étoile à la circonférence de l'élément de sécurité, de sorte que, lorsque celui-ci est fermé, deux surfaces parallèles (19), dont un côté de chacune est adjacent à l'étoile, se placent parallèlement l'une à l'autre. 2. Elément de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que des garnitures d'étanchéité (24, 25) en saillie vers l'intérieur sont disposées sur les côtés (18) des surfaces triangulaires (19) qui forment l'étoile. 3. Elément de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que les garnitures d'étanchéité sont conformées en bourrelets (24), par exemple en cordons de soudure rapportés. 4. Elément de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que les garnitures d'étanchéité sont conformées en tabliers flexibles (25). 5. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les arêtes des plis (30) sont affaiblies à l'extrémité située du côté de l'étoile (28) le long de deux surfaces triangulaires en contact (19) de l'élément de sécurité.