Brevet FR2518214A1 — publié le 19830617

L'invention concerne un compensateur pour con- duites tubulaires, se composant d'au moins un soufflet à couches multiples, de forme hélicoïdale ou à ondula- tions annulaires, et de pièces de raccordement au souf- f let sous forme par exemple de manchons de raccordement ou de brides de raccordement dans leqme 4 eitre les couches externe et interne du soufflet, est disposée au moins une couche intermédiaire formée d'un mince feuillard enroulé en spirale ou de cylindres en tôle fermés et coaxiaux, les bords du souf- flet étant soudés par toutes les couches du soufflet de façon étanche avec les pièces de raccordement au soufflet, tandis qu'un alésage atteignant la couche intermédiaire est prévu pour mettre les fuites en évidence. Dans les compensateurs de ce genre, les souf- flets ont au moins des couches d'étanchéité externe et interne et une couche intermédiaire Mais il y aussi de nombreux exemples dans lesquels plusieurs couches étan- ches sont réparties sur la section radiale tandis qu'une couche intermédiaire est par exemple prévue au milieu ou encore entre chaque couple de couches d'étan- chéité A cet égard, le mode de construction dépend des prescriptions propres à chaque cas de montage. Dans le cadre de telles structures, chaque cou- che intermédiaire sert à résoudre le problème de la détection des fuites d'une ou de plusieurs couches d'étanchéité qui lui sont adjacentes du côté sous pres- sion du compensateur, en permettant au fluide qui s'é- chappe de parvenir aux extrémités frontales du compensa- teur o elles peuvent être dirigées vers l'alésage pré- cité pour être décelées Si la couche intermédiaire est enroulée en spirale, le fluide qui s'échappe peut tra- verser les interstices des spires jusqu'aux extrémités du soufflet et parvenir à l'alésage, alors que si la couche intermédiaire est faite de cylindres en tôle fer- més, les espaces interstitiels doivent être reliés ensemble en perçant radialement les cylindres de tôle. Le nombre de spires ou de cylindres des couches intermé- diaires se situe habituellement entre l et 30. Dans les réalisations connues, l'alésage est pratiqué radialement de l'extérieur à l'une ou aux deux extrémités du soufflet dans sa paroi ou dans ses parois multiples Cette solution, bien éprouvée et suffisante dans les cas normaux o la simple éjection de fluide qui s-'échappe par l'alésage met en évidence les fuites, ne convient toutefois pas quand le fluide est par exemple toxique ou radioactif Dans ce genre de cas, il s'agit de capter les fuites ou le fluide qui s'échappe et de parvenir, en évitant les dégâts, à formuler par exemple une évaluation quantitative Car toute fuite ne nécessite pas le remplacement -immédiat du compensateur Dans de nombreux cas, il suffit plutôt de prévoir le remplacement du compensateur lors d'une occasion qui doit se présenter prochainement Dans les réalisations connues, on capte les fuites en soudant à l'alésage un petit tube par lequel le fluide qui s'échappe peut être ensuite conduit par exemple à un récipient pour l'indication de la quan- tité Mais cette solution connue pose des problèmes car le soudage additionnel d'un petit tube, dans la zone de jonction entre le soufflet et les pièces qui s'y raccor- dent, provoque dans cette zone une concentration de contraintes que l'on peut à peine, ou mal, calculer avec certitude Il faut rappeler à cet égard que le compensateur, qui est normalement sollicité en pression et en température,-présente des étirements qui-, en pré- sence d'irrégularités sur le pourtour de la zone de raccordement du soufflet telles que celles apportées par le soudage du petit tube précité, conduisent à diverses sollicitations sur le pourtour. Du-point de vue géométrique, ces irrégularités ont en outre l'effet négatif d'empêcher pour le moins un examen non destructif, éventuellement répété, du cordon de soudure de raccordement, par exemple sous la forme d'une vérification par radiations. Un autre inconvénient fondamental de la solu- tion connue réside en ce que, s'il est vrai que lorsque la pression est appliquée du côté externe ou du côté interne, on peut bien pratiquer l'alésage correspondant sur le côté opposé à la pression, par contre un tel alésage ne peut remplir son rôle dans les applications o la pression est alternativement à l'extérieur et à l'intérieur On ne parviendrait alors au résultat recherché qu'en pratiquant un alésage radial tant vers l'extérieur que vers l'intérieur, et en captant de façon appropriée le fluide qui s'échappe par cette voie, mais cela ne fait tout au plus que multiplier les problèmes déjà abordés plus haut. L'invention a donc pour but de perfectionner un compensateur, du genre énoncé en introduction, de sorte qu'il puisse être fabriqué de manière normale et simple, c'est-à-dire en soudant simplement avec symétrie de révolution les bords du soufflet à ses pièces de raccordement sans qu'il faille porter atteinte à ses parois pour mettre les fuites en évidence En outre, aussi bien pour les cas o il n'est pas nécessaire de capter les fuites que dans les autres cas o l'on veut ou doit capter le fluide qui s'échappe,-on doit permet- tre par des moyens simples l'indication des fuites dans le cas de compensateurs soumis aussi bien à une pression externe qu'à une pression interne, compte tenu en particulier du cas o les pressions interne et externe alternent Enfin, un examen répété et non destructif du cordon de soudure, entre le soufflet et les pièces s'y raccordant, ne doit pas être perturbé. Suivant l'invention, le compensateur est carac- térisé en ce que l'alésage est pratiqué dans le cordon de soudure de façon à rencontrer la couche intermédiaire. Grâce aux particularités de l'invention, on donne avec une simplicité déconcertante un accès à la couche intermédiaire, et donc aux fuites, en laissant le soufflet tout à -fait intact dans sa conformation et son mode de -construction, tout en parvenant à ce qu'il soit indifférent que le compensateur soit sous pression externe ou interne, et cela sans que finalement un examen non destructif, dans la zone du cordon de soudure ainsi que dans les autres pièces du compensateur, ne soit compromis en quoi que ce soit A cet égard, la pré- férence doit aller à une-couche intermédiaire enroulée en spirale car la rencontre de cette couche avec l'alé- sage pratiqué selon l'invention en est particulièrement facilitée. Mais il est également essentiel que la liaison par-soudure entre le soufflet et ses-pièces de raccorde- ment puisse désormais être réalisée sous une forme à symétrie de révolution, et que la pièce rapportée dans la zone du soudage ait aussi cette symétrie de révolution, de sorte que des précautions particulières ne sont pas nécessaires lors de la construction ou du calcul. Il s'est avéré opportun, dans le cas o le bord de soufflet est soudé bout à-bout avec la pièce de rac- cordement, que l'alésage traverse la pièce de raccorde- ment parallèlement à l'axe, l'accès de l'alésage vers l'extérieur pouvant, selon les données de-construction, être réalisé en pratiquant dans la pièce de raccordement un alésage radial rencontrant le premier alésage. Mais il est également possible que l'extrémité du soufflet soit évasée sous un angle de 30 à 60 -de préférence sensiblement 450 par rapport à l'axe du soufflet, et soit soudée avec la pièce de raccorde- ment en formant un cordon en V, et que l'alésage fasse également un angle de 30 à 600 -de préférence sensiblement 450 avec l'axe du soufflet Il s'est avéré que cette forme de construction favorise aussi bien la transmis- sion de force entre le soufflet et sa pièce de raccor- dement que l'examen non destructif Cette forme donne en outre la possibilité de relier ensemble par une pièce de raccordement deux soufflets disposés l'un derrière l'autre dans le sens axial, sans que les dispo- sitions prises pour l'indication des fuites en soient gênées. Il est de plus apparu approprié que chaque bord du soufflet soit entouré d'une bague extérieure et que cette bague et le bord du soufflet soient soudés ensemble avec la pièce de raccordement. Finalement, selon les données de construction, le cordon de soudure peut être enfermé-dans une chambre annulaire formée par la pièce de raccordement, la paroi extérieure de la chambre annulaire pouvant alors présen- ter au moins un alésage radial. Comme l'a montré l'expérience, la solution selon l'invention convient pour toutes les liaisons imaginables de raccordement par soudure entre soufflet et pièce de raccordement, qu'il s'agisse par exemple d'un soudage réalisé bout à bout ou, dans un autre cas extrême, d'un cordon de soudure de bordage qui se pro- duit quand on retrousse le bord du soufflet radialement vers l'extérieur et qu'on le soude ensuite à cet endroit à la pièce de raccordement. D'autres particularités de l'inven- tion vont ressortir de la description ci-après de quel- ques modes de réalisation représentés aux dessins. Pour simplifier, cette représentation graphique ne montre toujours qu'une coupe radiale agrandie de la liaison de raccordement Sur ces dessins: la figure l est une vue d'un raccordement entre soufflet et bride de raccordement au soufflet à l'aide d'un cordon de recouvrement; la figure 2 montre l'objet de la figure 1 avec une chambre annulaire enfermant le pourtour du cordon de soudure; la figure 3 est une vue d'un raccordement bout à bout entre soufflet et sa pièce de raccordement; la figure 4 est une vue d'un raccordement entre soufflet et sa pièce de raccordement avec cordon de soudure de bordage; la figure 5 est une vue d'une variante de la liaison de la figure 3; et la figure 6 est une vue de la liaison, dans le sens axial, de deux soufflets disposés l'un derrière l'autre avec une pièce de raccordement entre eux. La figure 1 représente un soufflet 1, à cou- ches multiples avec une couche externe 2, des couches intermédiaires 4 et une couche interne 5, qui est relié par un cordon de soudure par recouvrement 6 à une pièce de raccordement 7 Dans le cas présent, une bague exté- rieure 8 et une bague intérieure 9 qui repose sur la pièce 7 sont soudées par la même opération pour renforcer le bord du soufflet. Le cordon de soudure 6, qui embrasse toutes les couches du soufflet,l comporte un alésage 10 paral- lèle à l'axe et qui rencontre la couche intermédiaire 4 faite de l'enroulement en spirale d'un feuillard mince. Si une fissure de la couche interne 5 en affecte l'étan- chéité, le fluide qui s'échappe -imputable à la charge supportée par le soufflet du fait de la pression interne- parvient à l'alésage 10 en passant par la couche inter- médiaire 4, et il eh sort, servant donc à déceler la fuite avant que le défaut d'étanchéité ne s'étende à l'ensemble du compensateur Il est ainsi possible de remplacer par un nouvel élément le compensateur endom- magé sans que le raccordement de conduite constitué par 2518-214 le compensateur soit complètement défaillant Mais en cela, de même que dans les exemples suivants, le compen- sateur n'est absolument pas perturbé, dans sa conception et son montage, pares dispositions additionnelles prévues pour la détection des fuites Pour autant que le cordon de soudure soit traversé par un alésage, il faut noter à cet égard que cet alésage n'a besoin que d'une sec- tion très petite et que le cordon de soudure est réalisé avec un facteur de sécurité qui garantit une faible con- trainte, de sorte que l'alésage ne porte pas atteinte au cordon. La figure 2 montre un perfectionnement de l'objet de la figure 1, dans lequel le soufflet présente une couche d'étanchéité externe 11 et une couche d'étan- chéité interne 16 ainsi qu'une couche intermédiaire dis- posée entre celles-ci et formée de feuillets multiples 12, 13, 14, 15, 17 La couche intermédiaire est atteinte par un alésage 19 parallèle à l'axe et traversant le cor- don de soudure 18 Ce cordon est enveloppé sur tout son pourtour par une chambre 20, formée par une bague 21 ayant un profil en L, et qui est soudée avec la pièce de raccordement 22 de la façon représentée. La bague 21 a un alésage radial dans lequel est soudé un tube 23 auquel peut être raccordé un dispo- sitif de captage du fluide qui s'échappe, ou encore un indicateur de pression, ou appareil analogue. La figure 3 représente un soufflet 24 à cou- ches multiples du genre déjà décrit qui est relié bout à bout à une bride de raccordement 26 par l'intermé- diaire d'un cordon de soudure 25, de sorte que le souf- flet s'appuie à l'intérieur sur une rallonge 27 de la pièce de raccordement et est cerclé extérieurement par une bague 28, le cordon 25 embrassant aussi bien la rallonge intérieure 27 que la bague extérieure 28 ainsi que l'ensemble des couches du soufflet 24. La pièce de raccordement 26 est traversée par un alésage 29, parallèle à l'axe, qui traverse aussi le cordon de soudure 25 et qui rencontre, de la façon déjà exposée la couche intermédiaire qui n'est plus décrite en détail Comme la pièce 26 est ici une bride de soudage, l'alésage 29 est accessible radialement de l'extérieur par un alésage 30 par la voie duquel on peut procéder de la façon déjà décrite au traitement ultérieur du fluide qui s'échappe - Un exemple est représenté à la figure 4 pour montrer que l'extrémité du soufflet 31 est retroussée radialement vers l'extérieur o, avec toutes ses couches, le soufflet est fixé par un cordon de soudure de bordage 34 entre la pièce de raccordement 32 et une bague de retenue 33 Une bague 35 entourant le cordon 34 forme à nouveau -comme dans l'exemple de la figure 2 une chambre 36 accessible par la voie d'un alésage radial 37 aux fins d'observations. La figure 5 montre à nouveau un exemple o un soufflet 38 est soudé bout à bout avec une pièce de rac- cordement 39, et dans lequel l'extrémité du soufflet 38 est prisonnière entre une bague interne d'appui 40 et une bague externe d'appui 41, qui sont également soudées bout à bout par le cordon de soudure 42 avec la pièce 39 en même temps que toutes les couches du soufflet 38. Un alésage 43, traversant-la pièce 39 parallèlement à l'axe, atteint de la manière décrite la couche intelmé- diaire du soufflet 38 Un alésage radial 44 crée la sortie vers l'extérieur, un ajutage 45 étant encore soudé au-dessus de chaque alésage 44 pour y visser un autre raccord de liaison. Pour finir, la figure 6 représente deux souf- flets 46 et 47 montés en tandem sur une pièce commune de raccordement ou de liaison 48 qui soutient intérieure- ment les soufflets 46 et 47 Radialement à l'extérieur sont posées sur les soufflets 46 et 47 des bagues d'appui 49 et 50, avec lesquelles sont soudés les bords des soufflets qui sont évasés d'environ 450 par- rapport à leur axe commun, chaque bord étant respectivement soudé à l'aide de cordons de soudure 51 et 52 en forme de V, dans lesquels sont également aménagés les alésages 53 et 54 sous un angle de 450 environ Les cordons 51 et 52 sont enveloppés d'une chambre 55 formée d'une bague 56 qui clôt, par sa liaison étanche avec les bagues d'appui 49 et 50, le volume couvrant les cordons de soudure Un alésage 57 est aménagé dans la bague 56, par la voie duquel le fluide qui s'échappe peut être intercepté e Dans les exemples représentés, on ne cite tou- jours qu'un seul alésage atteignant la couche intermé- diaire Bien entendu, plusieurs alésages de ce genre répartis sur le pourtour peuvent être prévus De même, on ne cite qu'une seule couche intermédiaire d'un souf- flet Il est cependant possible, dans les soufflets à couches multiples, que soient aussi disposés plusieurs feuillets intermédiaires radialement répartis entre. couche externe et couche interne, qui peuvent ensuite être testés chacun par la voie d'un ou de plusieurs alésages au sens de l'objet de la demande. REVENDICATIONS 1 Compensateur pour conduites tubulaires, se composant d'au moins un soufflet ( 1,24,31,38,46,47) à couches multiples ( 2,4,5, 11 à 17) de forme hélicoïdale ou à ondulations annulaires, et de pièces de raccordement au soufflet, sous -forme par exemple de manchons de raccordement ou de brides de raccordement, dans lequel, entre les couches externe ( 2,11) et interne ( 5,16) du soufflet, est disposée au moins une couche intermédiaire ( 4,12 à 15,17) formée d'un mince feuillard enroulé en spirale ou dé cylindres en tôle fermés et coaxiaux, les bords du soufflet étant soudés par toutes les couches du soufflet de façon étanche avec les pièces de raccordement au soufflet, tandis qu'un alésage attei- gnant la couche intermédiaire est prévu pour mettre les fuites en évidence, caractérisé en ce que l'alésage ( 10,19,29,43,53,54) est pratiqué dans le cordon de sou- dure ( 6,18,25,34,42,51,52) de façon à rencontrer la couche intermédiaire ( 4; 12,13,14,15,17). 2 Compensateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que, dans le cas o un bord du soufflet est soudé bout à bout avec la pièce de raccordement ( 26,39), l'alésage ( 29,43) traverse la pièce de raccor- dement ( 26,39) parallèlement à l'axe. 3 Compensateur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que dans la pièce de raccordement ( 26,39) est pratiqué un alésage radial ( 30,44) rencontrant l'alé- sage ( 29,43). 4 Compensateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'extrémité du soufflet est évasée sous un angle de 30 à 600 par rapport à l'axe du soufflet et est soudée avec la pièce de raccordement ( 48) en formant un cordon en V ( 51,52), et en ce que l'alésage ( 53,54) fait également un angle de 30 à 60 avec l'axe du soufflet. Compensateur selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que le bord du souf- flet est entouré d'une bague extérieure ( 8,28,33,41,49, ), et en ce que cette bague et le bord du soufflet sont soudées ensemble avec la pièce de raccordement ( 7,22,26,32,39,48). 6 Compensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cordon de soudure ( 18,34,51,52) est enfermé dans une chambre annulaire ( 20,36, 55) formée par la pièce de raccordement ( 22,32,48), et en ce que la paroi extérieure ( 21,35,56) de la chambre annulaire pré- sente au moins un alésage radial ( 23,44,57).