Brevet FR2489513A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne une soupape indicatrice de surpression d'une enceinte. Elle s'ap- plique entre autres à l'indication de la surpression et à la mise en sécurité de conteneurs de stockage de pro- duits radioactifs ou toxiques. On sait que le stockage d'éléments combusti- bles irradiés ou de déchets radioactifs susceptibles d'un dégagement gazeux peut poser des problèmes de sur- pression lorsque ce stockage est réalisé dans des con- teneurs (étanches, bien entendu). La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en adaptant à ces conteneurs un dis- positif mécanique simple, indicateur de la surpression et permettant, selon un mode de réalisation préféré, la dépressurisation des conteneurs lors du dépassement d'un seuil maximum de pression. Elle a pour objet une soupape indicatrice de surpression d'une enceinte susceptible de contenir un premier fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un boîtier rendu solidaire de ladite enceinte, - un piston susceptible de se déplacer en translation dans ce boîtier, - un doigt solidaire de la face avant dudit piston et susceptible de coulisser dans un orifice pratiqué dans le fond dudit boîtier, - une première éprouvette de rupture placée à l'inté- rieur du boîtier et reliant le piston à l'enceinte, et - un soufflet placé à l'intérieur du boîtier, entourant cette éprouvette et reliant le piston à l'enceinte, délimitant ainsi un espace communiquant au moyen d'ouvertures avec l'intérieur de l'enceinte de façon à ce que la face arrière du piston soit soumise à la pression dudit premier fluide provoquant la rupture de l'éprouvette lorsque cette pression dépasse une pre- mière valeur déterminée, permettant ainsi au doigt de sortir du fond du boîtier pour signaler l'existence d'une surpression dans l'enceinte. Selon un mode de réalisation préféré, la sou- pape objet de l'invention comprend en outre à l'inté- rieur du boîtier: - une seconde éprouvette de rupture, - des moyens de liaison entre éprouvettes, présentant un épaulement, - une pièce solidaire de l'enceinte et présentant une butée, la distance séparant l'épaulement de la butée étant inférieure à la distance séparant la face avant du piston du fond du bottier, la première éprouvette étant fixée par l'une de ses extrémités à l'enceinte et par l'autre extrémité aux moyens de liaison, la deuxième éprouvette étant fixée par une extrémité à ces mêmes moyens de liaison et par l'autre extrémité au piston, et - un conduit borgne pratiqué au travers du doigt, du piston et de 1- seconde éprouvette, la résistance à la rupture de la seconde éprouvette étant supérieure à celle de la première et la butée étant disposée de telle façon qu'elle arrête la course du piston au moyen de l'épaulement lors de la rupture de la pre- mière éprouvette, empêchant le pis-ton de venir en ap- pui sur le fond du bottier. La rupture de la seconde éprouvette a lieu lorsque la pression, dans l'encein- te, dudit premier fluide dépasse une seconde valeur déterminée et supérieure à la première, crevant ainsi le conduit borgne et provoquant la dépressurisation de l'enceinte. De préférence, des moyens de filtration sont interposés entre l'intérieur de l'enceinte et toute ou- verture mettant ledit intérieur en contact avec l'espa- ce délimité par le soufflet et le piston. Selon une caractéristique particulière de l'invention, un contacteur électrique placé au voisina- ge dudit orifice, de préférence sur le boîtier et en contact avec le doigtpermet de signaler à distance la rupture de la première éprouvette. Selon une autre caractéristique particulière de la soupape objet de l'invention et dans le cas o celle-ci comporte la seconde éprouvette avec conduit borgne, un tuyau flexible relie l'extrémité du doigt à un réservoir de récupération. De préférence, un second fluide remplit l'es- pace compris entre la paroi du boîtier, le piston et le soufflet et au moins un orifice perce cette paroi de façon à permettre l'écoulement "forcé" dudit second fluide pour ralentir la course du piston après la rup- ture de la première éprouvette. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront mieux à la lecture de la descrip- tion qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif, en référence au des- sin annexé sur lequel on a représenté une vue en coupe d'un mode de réalisation particulier de la soupape ob- jet de l'invention. Cette soupape, représentée sur le dessin, est par exemple montée sur le couvercle 1 d'un conteneur 2 lui-même représenté en coupe partielle sur le dessin et permettant le stockage de déchets radioactifs qui don- nent par désintégration des produits gazeux dont la pression augmente au fur et à mesure de leur formation. Cette soupape comprend: - un boîtier qui est un cylindre creux 3 soudé par le bord au couvercle 1 du conteneur 2, - un piston 4 susceptible de se déplacer en translation dans le cylindre creux 3, - un doigt 5 solidaire de la face avant 6 du piston 4 et susceptible de coulisser dans un orifice 7 pratiqué dans le fond 18 du cylindre creux 3, et - deux éprouvettes de rupture 8-9 placées à l'intérieur du cylindre creux 3 et reliées par des moyens de liaison constitués par un porte-éprouvettes 10 qui présente sur sa partie arrière un épaulement 11. La soupape selon l'invention comprend en ou- tre dans le cylindre creux 3: - une pièce 12 présentant une butée 13, et un soufflet 14 soudé à la face arrière 26 du piston 4 et au couvercle 1 du conteneur 2. La pièce 12 est logée par l'une de ses extré- mités dans une ouverture pratiquée dans le couvercle 1 du conteneur 2 et soudée par cette extrémité audit cou- vercle. Le soufflet 14 entoure les éprouvettes de rupture 8-9 et délimite un espace 15 communiquant avec l'intérieur 16 du conteneur 2 grâce à des ouvertu- res 17. Lapremière éprouvette 8 est fixée par l'une de ses extrémités au conteneur 2 par l'intermédiaire de la pièce 12, et par l'autre extrémité au porte- éprouvetteslO; la deuxième éprouvette 9 est fixée par une extrémité à ce même porte-éprouvettes 10 et par l'autre extrémité au piston 4. La résistance à la rupture de la seconde éprouvette 9 est supérieure à celle de la première 8. La distance d séparant l'épaulement 11 de la butée 13 est inférieure à la distance D séparant la face avant 6 du piston 4 du fond 18 du cylindre creux 3. Un conduit borgne 19 est usiné au travers du doigt 5, du piston 4 et de la seconde éprouvette 9. Lorsque du gaz est engendré dans le conteneur 2 par les produits stockés, ce gaz exerce une pression sur la face arrière 26 du piston 4 qui exerce à son tour une traction sur les éprouvettes 8 et 9. La nature (ty- pe de matériau) et les dimensions des éprouvettes de rupture sont déterminées en fonction d'un seuil de sur- pression fixé, c'est-à-dire en fonction de la force de traction exercée par le piston 4 sur les éprouvettes 8 et 9 pour un seuil de pression donné. Lorsque la pression du gaz dépasse une pre- mière valeur déterminée, par exemple 5 bars, la premiè- re éprouvette 8 se rompt. L'ensemble piston 4-porte- éprouvettes 10 se déplace alors en translation. La bu- tée 13 est disposée de façon à arrêter l'épaulement ll lors de ce déplacement. Ce dernier s'effectue donc sur une longueur égale à la distance d. Le doigt 5, soli- daire du piston 4, se déplace de cette même longueur et sort du fond 18 du cylindre creux 3. Cette saillie du doigt 5, indiquant l'existence d'une surpression, peut alors être enregistrée par visualisation directe, ou électriquement à l'aide d'un contacteur 27 placé sur le cylindre creux 3 et à l'extérieur de celui-ci, au voi- sinage de l'orifice 7, ou encore par tout autre moyen imaginable par l'homme de l'art. Après la rupture de la première éprouvette 8, l'espace 15 reste étanche au gaz, et le piston 4 n'est pas en butée contre le fond 18 du cylindre creux 3: il en est situé à une distance D-d. Lorsque la pression du gaz dépasse une seconde valeur déterminée supérieure à la première, par exemple 1l bars, la seconde éprouvette 9 se rompt, ce qui crève le conduit borgne 19 et permet au gaz de s'échapper, provoquant la dépressurisation du conteneur 2. Suivant la nature et la toxicité du gaz, celui-ci peut être récupéré en adaptant sur l'extrémité du doigt 5 un tuyau flexible 20 relié à un réservoir de récupération (non représenté sur le dessin). Des moyens de filtration 21 consistant par exemple en une grille, sont interposés entre l'inté- rieur 16 du conteneur 2 et toute ouverture, comme par exemple les ouvertures 17, mettant ledit intérieur 16 en contact avec l'espace 15 délimité par le soufflet 14 et le piston 4, pour éviter tout blocage possible de la soupape objet de l'invention par des fragments de dé- chets placés dans le conteneur 2. Un fluide (liquide ou gaz) remplit l'espace 22 compris entre la paroi 23 du cylindre creux 3, le piston 4 et le soufflet 14. Au moins un orifice 24 perce cette paroi 23. Il perce par exemple le fond 18 du cylindre creux 3. La section de cet orifice 24 est adaptée à la nature du fluide remplissant l'espace 22. L'écoulement "forcé" de ce fluide à travers l'orifice 24 et à travers le "jeu" du doigt 5 permet, après rup- ture de la première éprouvette 8, de ralentir la course du piston 4. On évite ainsi la rupture anticipée de la seconde éprouvette 9 qui pourrait être provoquée par l'énergie cinétique acquise par l'ensemble porte- éprouvettes 10-piston 4-doigt 5. Bien entendu, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant plus de deux éprouvettes de rupture placées "en série" et se rompant pour différen- tes valeurs de la pression régnant à l'intérieur du conteneur. On peut également monter plus d'une soupape objet de l'invention sur le couvercle du conteneur. La soupape objet de l'invention est un dispo- sitif de sécurité qui peut s'adapter non seulement à un conteneur susceptible de renfermer un gaz, mais encore, de façon générale, à toute enceinte (conteneur, bou- teille, conduit) susceptible de contenir un fluide - liquide ou gaz (évaporation d'un liquide cryogénique, gaz toxique, gaz radioactif, vapeur d'eau,...) - dont la pression risque d'augmenter et de faire exploser l'enceinte. REVENDICATIONS 1. Soupape indicatrice de surpression d'une enceinte (2) susceptible de contenir un premier fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un boîtier (3) rendu solidaire de ladite encein- te (2), - un piston (4) susceptible de se déplacer en transla- tion dans ce boîtier (3), - un doigt (5) solidaire de la face avant (6) dudit piston (4) et susceptible de coulisser dans-un orifi- ce (7) pratiqué dans le fond (18) du boîtier (3), - une première éprouvette (8) de rupture placée à l'in- térieur du boîtier (3) et reliant le piston (4) à l'enceinte (2), et - un soufflet (14) placé à l'intérieur du boîtier (3), entourant cette éprouvette (8), reliant le piston (4) à l'enceinte (2) et délimitant un espace (15) commu- niquant au moyen d'ouvertures (17) avec l'intérieur (16) de l'enceinte (2) de façon à ce que la face arrière (26) du piston (4) soit soumise à la pression dudit premier fluide provoquant la rupture de l'é- prouvette (8) lorsque cette pression dépasse une pre- mière valeur déterminée, permettant ainsi au doigt (5) de sortir du fond (18) du boîtier (3) pour signa- ler l'existence d'une surpression dans l'encein- te (2). 2. Soupape selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comprend en outre à l'intérieur du boîtier (3): une seconde éprouvette (9) de rupture, - des moyens de liaison (10) entre éprouvettes (8-9), présentant un épaulement (11), - une pièce (12) solidaire de l'enceinte (2) et présen- tant une butée (13), la première éprouvette (8) étant fixée par l'une de ses extrémités à l'enceinte (2) et par l'autre extrémité aux moyens de liaison (10), la seconde éprouvette (9) étant fixée par une extrémité à ces mêmes moyens de liaison (10) et par l'autre extrémité au piston (4), la distance d séparant l'é- paulement (11) de la butée (13) étant inférieure à la distance D séparant la face avant (6) du piston (4) du fond (18) du. boitier (3), et - un conduit borgne (19) pratiqué au travers du doigt (5), du piston (4) et de la seconde éprouvette (9), la résistance à la rupture de la seconde éprouvette (9) étant supérieure à celle de la première (8) et la butée (13) étant disposée de telle façon qu'elle ar- rête la course du piston (4) au moyen de l'épaulement (11) lors de la rupture de la première éprouvette (8), empêchant le piston (4) de venir en appui sur le fond (18) du bottier (3), la rupture de la seconde éprouvette (9) ayant lieu lorsque la pression dudit premier fluide dépasse une seconde valeur déterminée et supérieure à la première, crevant le conduit bor- gne et provoquant la dépressurisation de l'enceinte (2). 3. Soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisée en ce que des moyens de filtration (21) sont interposés entre l'intérieur (16) de l'enceinte (2) et toute ouverture mettant ledit in- térieur (16) en contact avec l'espace (15) délimité par le soufflet (14) et le piston (4). 4. Soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un contacteur électrique (27) placé au voisinage dudit orifice (7) permet de signaler à distance la rupture de la première éprouvette (8). 5. Soupape selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 4, caractérisée en ce qu'un tuyau flexi- ble (20) relie l'extrémité (25) du doigt (5) à un ré- servoir de récupération. 6. Soupape selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 5, caractérisée en ce qu'un second fluide remplit l'espace (22) compris entre la paroi (23) du boîtier (3), le piston (4) et le soufflet (14) et qu'au moins un orifice (24) perce cette paroi (23) de façon à permettre l'écoulement "forcé" dudit second fluide pour ralentir la course du piston (5) après la rupture de la première éprouvette (8). 7. Application de la soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, à l'indication de la surpression et à la mise en sécurité de conteneurs de stockage de produits radioactifs ou toxiques.