Brevet FR2474636A1 — publié le 19810731

Châssis pour organes d'isolation, notamment pour conduites de gaz chauds. La présente invention a pour objet des châssis pour organes d'isolation, notamment des châssis principaux pour organes d'isolation ou registres (désignésici simplement par organes d'isolation) destinés à des conduits revêtus. Dans un grand nombre d'usines de traitement dans lesquelles la température de fonctionnement est de l'odre de 5000C ou supérieure, les conduits de gaz sont souvent réalisés en acier doux avec un revêtement inté- rieur en béton réfractaire. Cela a pour avantage de réduire le prix des conduits. Cependant, pour le fabricant d'appa- reillage d'isolation de fiabilité élevée, de tels conduits présentent des difficultés par rapport au procédé d'isolement extérieur. Ces difficultés sont dues aux raisons suivantes: 10. Les conduits étant revêtus inté- rieurement ne se dilatent pas tandis que les parties inté- rieures de l'organe d'isolation, soumises à l'action des gaz chauds,se dilatent par rapport aux parois des conduits. 2 . Le béton réfractaire est une matière qui tend à se rompre si des angles vifs sont exposés. 30. On ne peut pas compter sur le béton réfractaire pour réaliser un joint satisfaisant de fiabilité élevée lorsqu'on l'applique aux plaques de ferme- ture. De plus, il y a un certain nombre d'applications dans lesquelles il est souhaitable et même nécessaire d'installer un organe d'isolation sans couper com- plètement le conduit ou la cheminée dans lequel on doit l'installer. Ce n'est que récemment, avec l'accent qui a été mis sur les économies d'énergie, que ces difficultés ont été mises en lumière. Antérieurement, les fuites des organes d'isolation n'avaient pas de conséquences graves. Ces faites étaient tolérées et les conséquences économiques n'étaient pas perçues. - 2 - 2474636 -2- L'invention a pour but d'éviter les difficultés mentionnées précédemment et concerne à cet effet un châssis du type ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte un châssis intérieur élémentaire exposé aux gaz chauds en service et un châssis extérieur élémentaire exposé à l'atmos- phère en service. Grâce à la présente invention, on peut donc concilier les incompatibilités inhérentes à la di- latation différentielle des parties extérieures et intérieu- res du châssis. Le châssis intérieur peut être conçu. au choix avec un certain nombre d'éléments effectuant un mou- vement relatif en raison de la dilatation différentielle qui se produit entre les divers éléments en cas de variation de température, ou sous forme d'élément unique se dilatant par rapport au châssis extérieur en cas de variation de tempéra- ture. Le châssis extérieur présente nor- malement, mais pas nécessairement, une section en forme de U et peut être boulonné directement dans le conduit ou, si le conduit ne peut pas être coupé, le châssis extérieur peut être disposé à l'extérieur du conduit. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des destins annexes re- 25. présentant des exemples de réalisation de l'invention, des- sins dans lesquels: - La Fig. 1 est une vue latérale, en coupe partielle, représentant un exemple de réalisation d'un châssis principal conforme à l'invention pour un organe d'isolation destiné à un conduit revêtu. - La Fig. 2 est une vue de bout simplifiée du châssis d'organe d'isolation représenté sur la Fig. 1. - La Fig. 3 est une coupe effectuée suivant la ligne A-A de la Fig. 2. - La Fig. 4 est une vue similaire à la Fig. 1, représentant un autre exemple de réalisation d'un châssis principal d'organe d'isolation conforme à l'invention. 3- - La Fig. 5 est une vue de bout, avec arrachement partiel d'un angle du châssis principal re- présenté sur la Fig. 4. - La Fig. 5A est une vue dans la direction de la flèche B de la Fig. 5. La Fig. 6 et la Fig. 7 sont une vue de bout et une vue en perspective représentant respecti- vement un joint de châssis intérieur qui peut être utilisé dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 4 et la Fig. 5. - La Fig. 8 et la Fig. 9 sont des vues similaires à la Fig. 1 représentant d'autres modes de réalisation de châssis principaux d'organes d'isolation con- formes à l'invention. - La Fig. 10 et la Fig. 11 sont des vues en plans représentant la structure de châssis principal conforme à l'invention appliquée à des organes d'isolation à guillotine. La Fig. 1 représente un châssis prin- cipal d'organe d'isolation conforme à l'invention, ce châssis pouvant être mis en application sur des organes d'isolation à volets devant mis en place dans des conduits neufs ou dans des conduits existants qui peuvent être coupés. Un châssis extérieur 1 est boulonné directement dans un conduit 2 comme indiqué sur la Figure. Un châssis intérieur 3 est réalisé avec un certain nombre d'élé- ments (en général, mais non obligatoirement quatre éléments), ces éléments étant prévus pour être boulonnés ou soudés lors du montage. Comme représenté clairement sur la Fig. 2 et la Fig. 3, un goujon 4 est soudé au centre de chaque face laté- rale du châssis intérieur, de manière que ce goujon puisse coulisser en direction axiale dans un perçage correspondant du châssis extérieur. Cela garantit, lors de la dilatation du châssis intérieur par rapport au châssis extérieur, le maintien du centrage du châssis intérieur dans le châssis extérieur. - 2474636 La fermeture entre le châssis inté- rieur 3 et l'intérieur du conduit est assurée par des plaques de fermeture 5 soudées à l'arrière du profilé en U du châssis extérieur et boulonnées sur le châssis intérieur. De grands perçages de jeu excentrés sont pratiqués dans les plaques de fermeture pour permettre-la dilatation du châssis intérieur vers le châssis extérieur. Lors du boulonnage, les écrous 6 sont ramenés en arrière (par exemple d'un demi-tour) et ces écrous sont fixés par soudage à l'extrémité du boulon 7. Le châssis intérieur peut coulisser entre les plaques de ferme- ture. Il y a lieu de veiller à ce que la résistance due au boulonnage ne provoque pas une flexion du châssis intérieur vers l'intérieur supérieure à ce qui peut être accepté par le système d'étanchéité. Cette construction a pour avantage que des joints d'arbre extérieurs 8, 11 peuvent être ajustés sur des tubes en saillie s'étendant, à partir du châssis intérieur, à l'extérieur du châssis extérieur. Lorsque le tube 9 et sa bride 10 se dilatent avec le châssis intérieur et les lames, la liaison voulue entre le joint d'arbre 11 et la bride d'é- -- tanchéité est maintenue dans toutes les conditions. L'espace compris entre les plaques de fermeture et les châssis intérieur et extérieur peut être partiellement rempli avec une matière isolante 12, en tenant compte de la dilatation. Cette-construction peut être mise en application avec des conduits de forme quelconque. Dans le cas des conduits circulaires, on peut réaliser des châssis intérieurs et extérieurs octogonaux ou circulaires. Avec ce type de châssis, le disposi- tif d'étanchéité monté sur les lames du châssis doit être capable d'absorber la dilatation différentielle entre les lames et le châssis. Un tel dispositif d'étanchéité peut être le dispositif d'étanchéité à ressort d'application décrit et revendiqué dans le brevet britannique n0 1 308 801 ou le dis- positif d'étanchéité à ressort d'application sous faible con- trainte décrit et revendiqué dans la demande de brevet britan- nique no'7 935 497. -5 Pour les organes d'isolation à vo- lets devant être disposés dans des conduits neufs ou dans des conduits existants qui peuvent être coupés et o les dimen- sions de l'unité entraîneraient une flexion inacceptable du châssis intérieur lorsqu'on utilise la construction décrite ci-dessus en se référant aux Fig.l a 3 ou dans lesquels les matériaux choisis ou la différence de température imposent une dilatation différentielle inacceptable, on peut utiliser la construction variante décrite ci-après et représentée sur les Fig. 4 à 7. Dans ce cas, le châssis intérieur 3 est divisé en un certain nombre d'éléments 13 (huit éléments pour un conduit rectangulaire ou carré, c'est-à-dire un élé- ment à chaque angle et un élément pour chaque côté). Les quatre éléments d'angle sont boulonnés par l'intermédiaire d'entretoises 14, soudés sur des entretoises ou fixés d'une- autre manière sur le châssis extérieur 1. La position de ces éléments reste ainsi toujours fixe par rapport au châssis extérieur. Les éléments latéraux du châssis intérieur sont boulonnés sur des plaques de fermeture 5 qui sont soudées sur le châssis extérieur (Fig. 4). La disposition des boulons est telle que les éléments latéraux du châssis intérieur sont fixés en leur centre mais ont la possibilité de se dilater Pers les éléments d'angle paralile;nent aux plaques du ccr.-- duit. Cette possibilité de dilatation est assurée en entail- lant les perçages destinés aux boulons de la plaque de ferme- ture dans la direction parallèle aux plaques du conduit (Fig. ). Le perçage destiné au boulon central n'est pas entaillé, de manière à constituer un point fixe. Entre les éléments d'angle du châssis intérieur et les extrémités des éléments latéraux existent des intervalles 15 pour que la dilatation puisse se produire. Pour assurer l'étanchéité de l'intervalle dans toutes les conditions de température, on utilise un joint de châssis intérieur spécial 16, comme représenté sur la Fig. 6 et la Fig. 7. L'extrémité de la barre d'appui est légèrement détalonnée avant le soudage au châssis pour per- mettre le glissement du joint du châssis intérieur entre le -6- fond de la barre d'appui et la surface du châssis-. Le joint est boulonné sur un élément du châssis intérieur et a la pos- sibilité de glisser sur l'élément adjacent pour réaliser - l'étanchéité dans toutes les positions. Cette construction 5. peut être mise en application avec des conduits de forme quelconque. Pour les applications dans lesquel- les le conduit ne peut pas être coupe, on peut utiliser la construction décrite ci-après. Le châssis intérieur 3 est 10. constitué par un certain nombre d'éléments (quatre éléments en général, mais pas nécessairement), ces éléments étant pré- vus pour être boulonnés ou soudés lors du montage. Un goujon 4 est soudé au centre de chaque face latérale du châssis in- térieur, de manière que ce goujon puisse coulisser en direc- tion axiale dans un perçage correspondant de la paroi du con- duit et du châssis extérieur 1. Cela garantit, lors de la dilatation du châssis intérieur par rapport au châssis exté- rieur, le maintien du centrage du châssis intérieur dans le châssis extérieur. De plus, ces' goujons transmettent une par- tie du poids de l'ensemble de l'organe d'isolation au conduit. La fermeture entre le châssis inté- rieur et l'intérieur du conduit est assurée par des plaques de fermeture 5 soudées sur le conduit et boulonnées sur le châssis intérieur (voir Fig. 8). Des Forçages de jeu de grande dimension sont réalisés dans les plaques de fermeture pour permettre la dilatation du châssis intérieur vers le conduit. Lors du boulonnage, les écrous 6 sont ramenés en arrière (par exemple d'un demi-tour) et ces écrous sont fixés par soudage à l'extrémité du boulon 7. Le châssis intérieur peut coulisser entre les plaques de fermeture. Il y a lieu de veiller à ce que la résistance due au boulonnage ne provoque pas 'me flexion du châssis-intérieur vers l'intérieur supé- rieure à ce qui peut être accepté par le système d'étanchéité. Cette construction a pour avantage que des joints d'arbre ex- térieurs 8, 11 peuvent ajustés sur des tubes en saillie s'é- tendant, à partir du châssis intérieur, à l'extérieur du -7- châssis extérieur. Lorsque le tube 9 et sa bride 10 se dila- tentavec le châssis intérieur et les lames, la liaison voulue entre le joint d'arbre il et la bride d'étanchéité est main- tenue. dans toutes les conditions. L'espace compris entre les plaques de fermeture et les châssis intérieur et extérieur peut être partiellement rempli avec une matière isolante, en tenant compte de la dilatation. Cette construction peut être mise en application avec des conduits de forme quelconque. Dans le cas des conduits circulaires, on peut réaliser des châssis intérieurs et extérieurs octogonaux ou circulaires. Dans ce cas, le châssis extérieur peut être carré pour des raisons de simplicité. Partout o des perçages sont néces- saires dans les conduits pour des entretoises en saillie, des axes, des goujons ou autres éléments quelconques, des plaques de doublure sont soudées sur le conduit avant de pratiquer les perçages au chalumeau. On peut ainsi compenser les concentra- tions de contraintes dans les zones des perçages. Avec ce type de châssis, le disposi- tif d'étanchéité monté sur les lames du châssis doit être capable d'absorber la dilatation différentielle entre les la- mes et le châssis. Un tel dispositif d'étanchéité peut être le dispositif d'étanchéité à ressort d'application décrit et revendiqué dans le brevet britannique n0 1 308 801 ou le dis- positif d'étanchéité à ressort d'application sous faible con- trainte décrit et revendiqué dans la demande de brevet bri- tannique no 7 935 497. Pour les organes d'isolation à vo- lets devant être disposés dans des conduits ou des cheminées qui ne peuvent pas être coupés et o les dimensions de l'uni- té entraîneraient une flexion inacceptable du châssis inté- rieur lorsqu'on utilise-la construction décrite ci-dessus o dans lesquels les matériaux choisis ou la différence de tem- pérature imposent une dilatation différentielle inacceptable, on peut utiliser la construction variante décrite ci-après. -8- Dans ce cas, le châssis intérieur est divisé en un certain nombre d'éléments (huit éléments pour un conduit rectangulaire ou carré, c'est-à-dire un élé- ment à chaque angle et un élément pour chaque côté). Les quatre éléments d'angle sont boulonnés par l'intermédiaire d'entretoises traversant des perçages pratiqués dans le con- duit vers le châssis extérieur 1. La position de ces éléments reste ainsi toujours fixée par rapport au châssis extérieur. Les éléments latéraux du châssis intérieur sont boulonnés sur des plaques de fermeture qui sont soudées sur le conduit (Fig. 9). La disposition des boulons est telle que les élé- ments latéraux du châssis intérieur sont fixés en leur centre mais ont la possibilité de se dilater- vers les éléments! d'angle parallèlement aux plaques du conduit. Cette possibi- lité de dilatation est assurée en entaillant les perçages destinés aux boulons de la plaque de fermeture dans la direc- tion parallèle aux plaques du conduit. Le perçage destiné au boulon central n'est pas entaillé, de manière à constituer un point fixe. Entre les éléments d'angle du châssis intérieur et les extrémités des éléments latéraux existent des inter- valles pour que la dilatation puisse se produire. Pour assu- rer l'étanchéité de l'intervalle dans toutes les conditions de température, on utilise un joint de châssis intérieur spé- ciai, comme représenté sur la Fig. 6 et la Fig. 7. L'extré- mité de la barre d'appui est légèrement détalonnée avant le soudage au châssis pour permettre le glissement du joint du châssis intérieur entre le fond de la barre d'appui et la surface du châssis. Le joint est boulonné sur un élément du châssis intérieur et a la possibilité de glisser sur l'élé- ment adjacent pour réaliser l'étanchéité dans toutes les positions. Partout o des perçages sont nécessaires dans les conduits pour des entretoises en saillies, des axes des gou- jons ou autres éléments quelconques, des plaques de doublure sont soudées sur le conduit avant de pratiquer les perçages au chalumeau. On peut ainsi compenser les concentrations des contraintes dans les zones des perçages. Comme précédemment, cette construc- tion peut être mise en application avec des conduits de forme quelconque. Il est souvent nécessaire de prévoir des organes d'isolation à guillotine pour des conduits munis d'un revêtement intérieur. Bien que les constructions décrites précédemment se rapportent à des organes d'isolation à volets et à battant, des principes similaires s'appliquent aux or- ganes d'isolation à guillotine. Des coupes transversales type sont représentées sur la Fig. 10 et la Fig. 11. REVENDICATIONS ) - Châssis pour organe d'isolation, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis intérieur élémen- taire (3) exposé aux gaz chauds en service et un châssis ex- térieur élémentaire (1) exposé à l'atmosphère en service. 2 ) - Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis intérieur (3) est constitué par plusieurs éléments (13) comprenant des éléments d'angle fixés sur le châssis extérieur et des éléments latéraux es- pacés des éléments d'angle dans le plan du châssis intérieur (3) et pouvant se dilater vers ces éléments d'angle. ) - Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis intérieur (3) est réalisé sous forme d'élément unique porté au centre de ses faces laté- rales par des goujons (4) déplaçables en direction axiale dans des perçages correspondants pratiqués dans le châssis exté- rieur (1), la dilatation différentielle entre le châssis inté- rieur (3) et le châssis extérieur (1) pouvant s'effectuer en direction axiale le long de chaque goujon (4) tandis que les axes des châssis intérieur et extérieur restent confondus. 4 ) - Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des éléments de châssis intérieur (3) et extérieur (1) a essentiel- lement une section en forme de U.