Brevet FR2461190A1 — publié le 19810130

- 1 - Bouchon pour obturation de tubes par explosion La présente invention est relative à un bouchon pour obturer des tubes par explosion. En général,le bouchon est applicable aux tubes de chaudière, de générateur de vapeur et d'échangeur de chaleur. En particulier, le bouchon sert à obturer les tubes de générateur de vapeur équipant une centrale nucléaire. Lorsqu'un tube d'un générateur de vapeur,par exemple, présente une fuite ou un danger de fuite, il est néces- saire de le mettre hors service en bouchant chacune de ses extrémités. Le bouchage des extrémités du tube défectueux est effectué à l'aide de bouchons à explosion. En substance, un bouchon à explosion comprend un corps métallique tubulaire formé d'u cOéR par une tête pleine et ouvert Lt O@ oppos(. Le corps métallique prente une zone do placage qui 8 étend à partir de son extr6- mit& ouverte et qui u. onti1b o chaà ge d exploîif pouvant atre maie h fbu par un détonteur. Le corps métallique est mntrodutt et engagé en servîce dans l'extrémité du tube défectuoux. En provoquant alors l'explosion de la charge d'explosif, la zone de placage du tube métallique est projetée contre l'extrémité du tube défectueux sous une pression et une température telles que les métaux ou les alliages constitutifs de cette zone de placage et de cette extrémité se lient chimiquement et forment entre eux une soudure métallur- gique. Il existe déjà deux bouchons à explosion pour obturer les extrémités de tubes d'un générateur de vapeur ou analogue. Le premier bouchon connu comporte un corps métallique dont la zone de placage présente une forme tronconique évasée vers la tête pleine. La zone de placage contient une charge d'explosif unique. Le anbTuoouo.l. amToj aun pssne e agioeld ap auoz BI ruop 5ú anbTllqe.m sd.zoo un azodmoo nuuoo uoqonoq amaTxnap ae Àaqn% np aase9ag 9TmalxaaT ap a9%.TmTI inan2uoI eBI ns %uepuaq9as ua ailnoo uamaATelaJ sa allanb 'alqeç;-uou snld luelnep 0O %sa ainpnos aao 'uoT.sanb ua q.Tmeaqxa,l a anbTI -iepm sdcLaoo al a.%ua aquaToT$gp anbTSnIIue:9m a.npnos aun ea.puaBua inod anb sauaej9jTp %a saIqleTe.A.uam -wesT;;ns sa.neJ9dma; ap _a suoiçsasd ap a;a5,l snnos aqn% np agsBA9 9q.Tmeaxeai ap a uol al gla oad a.qip 5z anbsa aSold ap auoz el Bp aeiTTlî no Ieqpm a %e$; ao eG -aqn% np %a aeSoeId ap auoz -eI ap unmmoo leuTpn Tguol axet B %oddes.sd saquessToio q.uamaieTlii9a seoueqsTp @p aTIjed 6 'eqn. np agsuA9 91.Tm9a.qxaei aaluoo 94.GPOad J.aa a2eoBîd ap auoz BI ap OZ aSeTile,i no leqgm ael'seal.a sealne,p u',%TmgDaxaea.TpeI ap 9a-ToTuOo el q sanaIITe,p puodsaaLoo Tnb 9uTmuJagp aleua un snos aeieoed ap auoz a%%ao ap aBTlIeil p no eqam np uoT;oa oid aeun qsa aqn% np agasA9 9%mgaqxai eal.xuoo aeeoeld ap auoz el ap ae2eSod as -%uamae oaaoo 5l aTuaTem e %a aTuaqqo m aGITOT$TP %se uoTsoldxal Iutes aqnq np 9%umeaxaI SuBp uoqonoq np aolid ua aesm e Àsz.uaTupAuoouT sap auasaad nuuoo uoqonoq aaTmaid aD -uoIsanb ua qqTmgaxealI p apsea9 aTeTad BI B appnos.a anqea aanolZ. as aeoeld O0 ap auoz el 'asoTdxa8p a2jeqo el ap uoTsoldxal ap sao0 '9Tmg.%xa aeTpel ap aaseA9 aeT:ed el ap sTA--sTA aeoIed %sa anbTIlIeam sd.oo np anbTuoouoaz ageould ap euoz ml 'egaBuom ao ap saol 'ianTa9,.xal saeB euQo ap OuoI. ua aasBAe %uemalqBlqa[Bd %Tmpazqxa aBeeo suBp aenbTIraem sdaoo ael auom uo 'nuuoo uoqonoq ao oaa xnenoeoap aqn% un,p 9q4Tmelxel ia.mnqo,no jTsoldxe,p ae'eqo el B zaoddÉa aed ae B. i 9asoddo 9%Qo np anbTTImIam sdaoo al susp 9sodsTp %sa Ina%. Buoqgp 06L L 9Z -3 et contient une seule charge d'explosif. Le détonateur est aussi monté du côté opposé à la tête du corps métallique par rapport à la charge d'explosif. Lors de l'utilisation de ce bouchon, l'extrémité à obturer du tube défectueux n'est pas évasée et reste cylin- drique. Lors du montage du corps métallique dans cette extrémité, la zone ce placage est placée au ras de celle-ci, avec sa partie la plus large vera l'in- - térieur du tube. Lors de l'explosion de la charge, la zone de placage est rabattue et soudée à ladite extrémité suivant une projection de métal ou d'alliage sous un angle défini par la conicité de cette zone de placage. De la sorte, le deuxième bouchon connu a prati- quement les mSmes inconvénients que le premier. L'objet de l'invention est un nouveau bouchon à explosion permettant de remédier aux inconvénients susmentionnés des bouchons connus. Dans le nouveau bouchon suivant l'invention, la zone de placage du corps métallique contient au moins deux charges d'explosif distantes l'une de l'autre. En outre, après placement du corps métallique dans l'extrémité du tube, la zone de placage est concentrique à cette extré- mité et se trouve à distance de celle-ci. De la sorte, suite aux explosions successives des deux charges d'explosif, on réalise une projection radiale et un placage en parallèle de la zone de placage contre l'extrémité cylindrique du tube et on obtient une soudure métallurgique particulièrement fiable sur une ou plusieurs zones annulaires successives s'étendant sur une longueur relativement grande de ladite extrémité. Généralement, la zone de placage du corps métallique est cylindrique. Ainsi, grâce au placage en parallèle sous l'effet de - 4- la charge explosive multiple, le nouveau bouchon peut présenter une forme plus simple et être mis en place plus aisément dans l'extrémité du tube défec- tueux, que les bouchons antérieurs. De plus, le nouveau bouchon assure une plus grande longueur à la soudure métallurgique et une meilleure insensibilité aux dévia- tions usuelles de certains paramètres ou facteurs opéra- toires, que les bouchons antérieurs.- Afin d'empêcher, lors des explosions successives des deux charges d'explosif, la fissuration de la partie du corps métallique qui relie sa zone de placage à sa tête pleine, la zone-de liaison du corps métallique présente sa face extérieure évasée régulièrement, et en pratique tronconiquement, vers cette tête. Dans un mode de construction du nouveau bouchon, les charges d'explosif et le détonateur sont disposés dans un tube en matière synthétique approprié s'éten- dant coaxialement au corps métallique à travers toute la zone de placage et une partie de la zone de liaison. Les charges d'explosif se trouvent vis-à-vis de la zone de placage et le détonateur vis-à-vis de la zone de liaison. Les charges d'explosif sont séparées axialement par une bague en matière synthétique permet- tant 1 'amorçage de la deuxième charge par la première après l'amorçage de celle-ci par le détonateur. Un passage axial est prévu sur toute la longueur du tube synthé- tique pour les fils de déclenchement de la mise à feu du détonateur. Pour protéger la zone de liaison du corps métallique contre des projections, le détonateur est placé avan- tageusement dans une enveloppe en matière synthétique appropriée, montée dans le tube synthétique contenant les deux charges d'explosif. - 5 - Le tube synthétique, quant à lui, est facilement soli- darisé au corps métallique en y étant collé et est aisément positionné par rapport à ce corps métallique grâce à une collerette extérieure applicable contre l'extrémité de la zone de placage. Pour pouvoir retirer facilement le nouveau bouchon hors d'un tube à obturer, la collerette extérieure est pourvue d'un moyen quel- conque par lequel une traction peut lui être appliquée axialement. Dans le but de centrer aisément le nouveau bouchon lors de son engagement dans le tube à obturer, la collerette extérieure du tube synthétique et la tUte pleîno du corps métallique portent respectivement des joints toriques identiques. L 'inventIon est expoo plus on détail dans ce qui suit avC rafrenoe u doin Ci=Euexé qui represent schmatquoebuue orado m aa! longitudinala dum exmple de form"ne de rial!sztoun do linvntioo. Le bûo1hon reprêsenlc eor obtur-r par eploîio ! extrult alliage de nickel. Le bouchon coHprond un corps mtal- lique 2, par exemple. également en acier spciîal tel que l'acier inoydable 304 recuit du con-îtiut en un alliage de nickel tel que l'inconel. L'acier et lalliage résistent particulièrement bien à la corrosion. Le corps métallique 2 présente sucessivement une tête pleine 3, une zone de liaison 4 et une zone de placage 5. Le corps métallique 2 est en fait un élément tubu- laire fermé d'un côté par la tâte pleine 3 et ouvert du côté opposé à l'extrémité de la zone de placage 5. La tète pleine 3 assure la résistance mécanique du bouchon. La tâte pleine 3 présente un diamètre extérieur - 6 - plus grand que celui des zones de liaison 4 et de placage 5. La face extérieure de la tête pleine 3 présente une rainure circonférentielle dans laquelle est logé un joint torique 6 en caoutchouc ou en matière synthétique analogue.La zone de placage 5 est, par exemple,un tube régulier de section transversale constante.Ainsi,les faces intérieure et extérieure de la zone de placage 5 sont cylindriques et coaxiales.La zone de liaison 4 est en fait un tube irrégulier de section transversale croissant uniformément vers la tête pleine 3. La face intérieure de la zone de liaison 4 est cylindrique et prolonge d'ailleurs celle de la zone de placage 5 pour former ensemble l'alésage cylindrique du corps métallique 2.La face extérieure de la zone de liaison 4 est tronconi- que et son diamètre augmente à partir de la zone de pla- cage 5 Jusqu'à la tête pleine 3. La face extérieure en question assure la liaison entre les faces extérieures de la zone de placage 5 et de la tête pleine 3. Dans l'alésage du corps métallique 2 est monté axialement un tube 7 en matière synthétique telle que du polyé- thylène. Le tube synthétique présente un diamètre extérieur pratiquement égal au diamètre intérieur de l'alésage du corps métallique 2. Le tube synthétique 7 est ainsi logé sans Jeu radial notable dans l'alésage du corps métallique 2. Le tube synthétique 7 est d'ailleurs solidarisé au corps métallique 2 par exemple en y étant collé dans l'alésage de ce dernier. L'extrémité du tube synthétique 7 qui se trouve du côté opposé à la tête pleine 3, a une épaisseur plus forte que la partie restante de ce tube 7 en ce sens que son dia- mètre intérieur est sensiblement plus petit alors que son diamètre extérieur est le même que ceux de cette partie restante. Cette extrémité forme donc un alésage axial 8 de faible section transversale.En outre, la- dite extrémité comporte une collerette extérieure 9 dont la face cylindrique extérieure a un diamètre sen- siblement égal à celui de la face correspondante de la tête pleine 3. Cette collerette extérieure 9 est appli- quée contre le bord libre de la zone de placage 5. Par ailleurs, la face extérieure de la collerette extérieure 9 présente une rainure circonférentielle pour loger un Joint, torique 10 identique au Joint précité 6. D'autre part, l'extrémité en question comprend en soi un moyen par lequel on peut exercer sur elle une trac- tion axiale, respectivement une poussée axiale. Ce moyen consiste par exemple en une saillie filetée 11 de plus faible diamètre que celui de la collerette extérieure 9. Le tube synthétique 7 contient au moins deux charges d'explosif et en l'occurrence dans l'exemple choisi,trois charges 12, 13 et 14. Les charges d'explosif 12, 13 et 14 sont séparées l'une de l'autre le long de l'axe longi- tudinal du tube synthétique 7 et se trouvent toutes dans la zone de placage 5. Les charges d'explosif 12, 13 et 14 peuvent être constituées d'un mélange identique de poudres ou de mélanges différents de poudres. Les charges d'explosif 12, 13 et 14 sont séparées axialement l'une de l'autre, respectivement par deux bagues 15 et 16 en matière synthétique telle que du polyéthylène. Chaque bague 15 ou 16 présente un alésage cylindrique 17 dont le diamètre est sensiblement égal à celui de l'alésage analogue 8 de l'extrémité susdite du tube synthétique 7. Ainsi, les alésages coaxiaux 8 et 17 forment ensemble un passage axial dont le rôle sera décrit ci-après. Le tube synthétique 7 contient aussi un détonateur 18 placé dans une enveloppe 19 em matière synthétique telle que du polyéthylène. Le détonateur 18 dans son enveloppe 19 est adjacent à la première charge d'ex- plosif 12. Le détonateur 18 et l'enveloppe 19 se trouvent dans la zone de liaison 4 du corps métallique 2. L'enveloppe 19 sert au montage du détonateur 18 dans le corps métallique 2 et à la protection de ce dernier - 8 - contre des projections lors de la mise à feu du déto- nateur 18. Précisément pour déclencher la mise à feu, des fils de déclenchement 20 s'étendent dans les alé- sages susdits 8 et 17 à travers les charges d'explosif 12, 13 et 14 jusqu'au détonateur 18. Lors du montage du bouchon.à l'extrémité du tube 1, le corps métallique 2 est introduit et engagé dans cette extrémité jusqu'à ce que la-collerette extérieure 9 soit sensiblement au ras de ladite extrémité. Au cours de son placement, le bouchon est guidé et centré suivant l'axe du tube 1 grâce aux joints toriques 6 et 10. Pour assurer l'explosion du bouchon monté dans l'ex- trémité du tube 1, le détonateur 18 est d'abord mis à feu et déclenche la combustion instantanée de la première charge d'explosif 12. Lors de l'explosion de la première charge 12, l'onde de choc traverse la première bague 15 et atteint la deuxième charge d'explosif 13. Celle-ci est ensuite mise à feu et l'onde de choc résultante tra- verse la deuxième bague 16 et atteint la troisième charge d'explosif 14. Celle-ci se trouveainsi mise à feu pour terminer l'explosion du bouchon. Les explosions succes- sives des trois charges d'explosif 12, 13 et 14 provoqueïit une élévation considérable de pression et de température dans l'alésage du corps métallique 2 et produit la pro- jection radiale et le placage en parallèle de la zone de placage 5 contre l'extrémité correspondante du tube 1 Lors de cette projection, le métal ou l'alliage de la zone de placage 5 et ceux de l'extrémité du tube È s^e lient chimiquement entre eux en une zone continue ou en deux, trois, quatre, cinq ou six zones discontinues pour y former autant de soudures métallurgiques fiables. Au cours des explosions successives du détonateur 18 et des charges d'explosif 12, 13 et 14, la forme géomé- trique extérieure de la zone de liaison 4 empoche la 24.61190 - 9 - fissuration de celle-ci et la destruction du corps métallique 2. Le bouchon représenté et décrit sert à obturer un tube de générateur à vapeur. Cependant ce bouchon peut aussi être employé pour obturer un tube d'échangeur de chaleur, un tube de chaudière ou même n'importe quel alésage. Il est 6vident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme de réalisation représentée et que bien den ddiîcations poveent Ctre apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modfifcatlons ne soîeât p& o. co.tradiction avec lVobjet des revendicatlonî - 10 - REVENDICATIONS 1. Bouchon pour obturation d'un tube par explosion, comprenant un corps métallique tubulaire (2) fermé d'un côté par une tête pleine (3) et ouvert du côté opposé o il présente une zone de placage (5) contenant une charge d'explosif pouvant être mise à feu par un détonateur, le corps métallique étant destiné à être engagé dans l'extrémité d'un tube à obturer de manière que, suite à l'explosion de la charge d'explosif, la zone de placage soit projetée contre l'extrémité du tube sous une pression et à une température telles que les métaux ou les alliages constitutifs de cette zone de placage et de cette extrémité se lient chimiquement et forment entre eux une soudure métallurgique, caractérisé en ce que, après placement du corps métal- lique dans l'extrémité du tube, la zone de placage (5) du corps métallique (2) est concentrique à cette extré- mité et se trouve à distance de celle-ci et en ce qu'elle contient au moins deux charges d'explosif (12, 13) disposées à distance l'une de l'autre en sorte de réaliser une projection radiale de la zone de placage contre l'extrémité du tube et-uac placage en parallèle de cette zone sur cette extrémité, suite aux explosions successives des charges d'explosif et d'obtenir une soudure métallurgique particulièrement fiable sur une ou plusieurs zones annulaires successives s'étendant sur une longueur relativement grande de ladite extrémité. 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de placage du corps métallique est cylindrique. - 11 - 3. Bouchon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps métallique présente entre sa tête pleine et sa zone cylindrique de placage, une zone de liaison (4) dont la face extérieure est évasée régulièrement, et en pratique tronconiquement, vers cette tête, la forme géométrique de cette face exté- rieure empêchant la fissuration de la zone de liai- son lors des explosions successives des deux charges d'explosif. 4. Bouchon selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les charges d'explosif et le détonateur. sont disposés dans un tube en matière synthétique approprié (7) s'étendant coaxialement au corps métallique à travers toute la zone de placage et une partie de la zone de liaison, ces charges d'explosif se trouvant vis-à-vis de la zone de pla- cage et le détonateur vis-à-vis de la zone de liaison, lesdites charges d'explosif étant séparées axialement par une bague en matière synthétique (15, 16) permet- tant l'amorçage de la deuxième charge par la première après l'amorçage de celle-ci par'&' le détonateur, un passage axial (8,17) étant prévu sur toute la longueur dudit tube synthétique pour les fils de declenchement (20) de la mise à feu du détonateur. 5. Bouchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que le détonateur est placé dans une enveloppe en matière synthétique appropriée (19), montée dans le tube synthétique précité et destiné à protéger la zone de liaison du corps métallique lors de l'explosion du détonateur. 6. Bouchon selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le tube synthétique (7) contenant les charges d'explosif et le détonateur est - 12 - collé dans le corps métallique (2). 7. Bouchon selon l'une quelconque des revendications et 6, caractérisé en ce que le tube synthétique (7) contenant les charges d'explosif et le détonateur comporte une collerette extérieure (9) applicable contre l'extrémité de la zone de placage du corps métallique. 8. Bouchon selon la revendication 7, caractérisé en ce que la collerette extérieure du tube synthétique est pourvue d'un moyen par lequel une traction axiale peut lui être appliquée pour pouvoir retirer facile- ment le bouchon hors-du tube à obturer. 9. Bouchon selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la collerette extérieure du tube synthé- tique et la tête pleine du corps métallique portent respectivement des Joints toriques identiques permet- tant de centrer facilement le bouchon lors de son engagement dans l'extrémité du tube à obturer.