Brevet FR2521251A1 — publié le 19830812

DISPOSITIF DE SECURITE SUSCEPTIBLE DE SE ROMPRE-SOUS L'EFFET DE LA PRESSION. L'invention concerne un dispositif de sécurité susceptible de se rompre sous l'effet de la pression. On connait des dispositifs de sécurité susceptibles de se rompre sous l'effet de la pression dans lesquels un disque de rupture est bridé entre des éléments d'en- trée et de sortie qui sont connectés à un système de sécurité de pression, de sorte qu'ils se rompent lors- qu'une surpression apparait dans le système Différentes formes de disques de rupture ont été proposées pour être les plus appropriées aux conditions particulières d'uti- lisation Par exemple, on a proposé des disques concaves/ convexes disposés à côté de lames et qui se crèvent sur la face opposée dans le cas d'une surpression On a également proposé des disques avec des rainures et des entailles destinés a créer des lignes de faiblesse et à contrôler les conditions de rupture Toutefois, il subsiste des problèmes particulièrement dans l'applica- tion avec des liquides et des gaz à basse pression En particulier, quand des disques sans entaille ou rainure sont utilisés dans de telles applications, ils se déta- chent des éléments du disque lors de cette rupture qui peuvent alors détériorer le anoareils situés en aval Par ailleurs, avec les disques qui ne se fragmentent pas, c'est-à-dire ceux qui ont des entailles à leur surface, on a la tendance facheuse que ceux-ci ne s'ouvrent pas complètement lors de la rupture. L'invention pallie ces inconvénients. L'invention concerne un dispositif de sécurité susceptible de se rompre sous l'effet de la pression, destiné à être bridé entre un élément d'arrivée et un élément de sortie, du type comportant un disque de rup- ture comprenant une portion annulaire en forme de flas- que reliée à une portion concave/convexe par une section -2- de transition, et se caractérise en ce que la portion concave/convexe comporte une rainure sur un de ses côtés de manière à former une ligne de faiblesse et en ce que au moins une portion charnière con- cave/convexe de renforcement est fixée sur un côté de ladite portion concave/convexe, ledit élément de renfor- cement étant positionné juste à côté et ayant une forme sensiblement similaire de ladite portion concave/convexe du disque de rupture 1 de sorte que, lors de la rupture, ladite portion concave/convexe dudit disque de rupture se déchire le long de ladite ligne de faiblesse créée par ladite rainure et se plie sur la portion solidaire non déchirée correspondant avec ladite charnière de ren- forcement. Avantageusement, en pratique au moins une charnière concave/convexe de renfor- cement est fixée sur un côté de la portion concave/con- vexe du disque de rupture de sorte qu'elle supporte ladite portion lorsque le disque se rompt, de manière-à assister celui-ci dans la pliure pour donner une ouver- ture totale,mais empêcher la formation de fragments qui pourraient partir en aval; ainsi, le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté,mais non exclu- sivement utilisable,avec des liquides ou dans des sys- tèmes qazeux à basse pression; la charnière de renforcement peut être sur le côté concave ou le côté convexe de la portion concave/ convexe du disque de rupture ou peut même être disposé sur chaque côté; cette charnière peut être soudée par points sur la portion zoncave/convexe et peut être solidaire avec un élément annulaire ayant une portion en forme de flas- que adjacente au flasque du disque de rupture. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures anne- xees. La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de sécurité susceptible de se rompre sous l'effet de la pression conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1 après rupture du disque de rupture. La figure 3 est une vue de dessus de l'assemblage selon figure 1. Les figures 4 à 8 représentent d'autres modes d'exé- cution de ce disque de rupture. La référence ( 10) désigne un assemblage réalisé conformément à l'invention,comportant un élément d'arri- vée ( 12) et un élément de sortie ( 14) ayant un disque de rupture désigné par la référence ( 16) hermétiquement bridé entre elles Les éléments ( 12) et ( 14) peuvent prendre des formes très variées mais comme on le voit sur les dessins, peuvent comporter des flasques disposées du côté opposé du disque de rupture et destinées à être assemblées entre elles par une pluralité d'écrous ( 18) et de boulons ( 20) Selon une variante, ces éléments ( 12) et ( 14) peuvent être de forme annulaire et bridés entre eux de manière conventionnelle par des flasques de tuyauterie ou d'autres éléments de bridage. Les éléments ( 12) et ( 14 t sont soudés respectivement aux conduits ( 22) et ( 24) En fonctionnement, le conduit ( 22) est connecté à un récipient contenant un fluide sous pression qui doit être protégé contre les surpres- sions Le conduit ( 24) peut par exemple contenir un autre dispositif de sécurité de pression, tel qu'une soupape de sécurité ou à l'atmosphère Les éléments ( 12) et ( 14) ont des sièges annulaires platsdont la surface reçoit de façon hermétique la partie annulaire plate ( 28) -4- en forme de fiasque du disque de rupture ( 26) de l'assem- blage de rupture ( 16) La portion annulaire ( 28) du disque de rupture est reliée à une portion concave/con- vexe ( 30) grâce à une connection circulaire de transi- tion ( 32) Le disque de rupture ( 26) est d'un type con- ventionnel dans lequel la pression est destinée à être appliquée sur la face concave. Comme on le voit à la figure 3, la portion concave/ convexe ( 30) du disque de rupture ( 26) comporte une rainure (-34) ménagée sur l'un de ses côtés, de préférence sur la face concave Cette rainure ( 34) forme ligne de faiblesse,de sorte que lorsque l'on atteint une pression de fluide prédéterminée, la portion concave/convexe ( 30) se déchire le long de cette ligne de faiblesse et s'ou- vre, La rainure 134) est circulaire et peut être continue, c'est-à-dire former un cercle complet, mais de préféren- ce. façon identique sur les faces opposées du disque de rup- ture ( 26) Chaque élément ( 36) et ( 38) comprend une portion en forme de flasque annulaire plate ( 40-44) solidaire d'un élément de renforcement concave/convexe formant charnière ( 42-46) qui est disposée vers l'inté- rieur sur une faible distance sur une face de la portion concave/convexe ( 30) du disque de rupture ( 26) Ainsi, l'élément de renforcement formant charnière ( 42-46)a une forme périphérique sensiblement liée par un segment de cercle défini par la portion de transition ( 32) et une corde de celle-ci. Comme on le voit sur la figure 3, la rainure ( 34) du disque de rupture ( 26) forme une portion de cercle et ses extrémités sont disposées au voisinage de -5- l'extrémité interne des éléments de renforcement formant charnière concave/convexe ( 42-46) Les éléments de ren- forcément ( 36-38) sont reliés au disque de rupture ( 16) et sont maintenus-rigidement à celui-ci de préférence par une portion plate annulaire en forme de flasque ( 40) et ( 44) soudée par des points ( 48) à la portion annulaire plate en forme de flasque ( 28) du disque de rupture ( 26) En outre, l'élément de renforcement en forme de charnière concave/convexe ( 42-46)est soudé également par des points ( 50) à la position concave/ convexe ( 30) du disque de rupture ( 26). Une paire de joints conventionnels ( 52 Y est dispo- sé entre l'assemblage ( 16) comprenant' le disque ( 26) et les éléments ( 36) et ( 38) et les éléments d'entrée ( 12) et de sortie ( 14),pour bien assurer l'étanchéité de l'ensemble. En fonctionnement, un fluide sous pression est ame- né au disque de rupture ( 26) par le conduit ( 22) et l'élément d'entrée ( 12) est retenu ainsi aussi longtemps que la pression est à un niveau inférieur à la pression de rupture du disque ( 26) Lorsque la pression atteint cette pression de rupture du disque ( 26), celui-ci se rompt et se déchire le long de la rainure ( 34) Comme on le voit sur la figure 2, lorsque le disque ( 26) se rompt, la partie de la portion concave/convexe ( 30) comprise à l'intérieur de la rainure ( 34) est repoussée de manière à s'ouvrir par le courant de fluide Du fait de la présence des éléments de renforcement formant charnière ( 42-46) fixés à la portion concave/convexe ( 30), la portion déchirée se plie aux extrémités des éléments de renforcement ( 42-46) mais reste àttachie La perte de pièces n'est pals formée par la rupture du disque ( 26) et du fait de la grande portion déchirée, les fluides qui passent maintiennent cette portion déchirée ouverte. Si lors d'une utilisation avec un liquide ou avec un -6- gaz à basse pression, après la rupture du disque, les forces du fluide qui passent à travers l'appareil ( 10) Pont relativement basses, de sorte que la proportion déchirée reste pliée à l'intérieur de l'élément de ren- forcement formant charnière ( 42-46) et on obtient ainsi une ouverture maximum. Les figures 4 à 8 montrent d'autres formes de réa- lisation d'un disque de rupture conforme à l'invention. Dans chacune des formes de réalisation, l'assemblage comporte un disque de rupture ( 62) ayant une portion plate annulaire en forme de flasque ( 64) reliée à une portion concave/convexe ( 66) par une section de transi- tion circulaire ( 68) Dans chaque forme de réalisation, le disque de rupture ( 62) comporte également une rainure ( 70) et une portion concave/convexe ( 66) formant une ligne circulaire de faiblesse et est associée avec une ou deux charnières de renforcementqui est de préférence soudée par points. Dans la forme de réalisation montrée à la figure 4, l'assemblage comporte un seul élément annulaire de ren- forcement ( 72) disposé sur la face convexe du disque de rupture ( 62) Cet élément ( 72) a une portion annulaire plate en forme de flasque ( 74) et une charnière de ren- forcement ( 76) solidaire concave/convexe. Dans la forme de réalisation montrée à la figure 5, on utilise encore un seul élément de renforcement mais qui est fixé sur la face concave du disque de rupture ( 62) et comprend un élément de renforcement ( 92)1 ayant une portion annulaire ( 94) et une portion charnière concave/convexe ( 96). Dans le mode de réalisation montré à la figure 6, on utilise une paire d'éléments charnières concave / convexe ( 112-114) reliés aux faces opposées de la por- tion concave/convexe ( 66) adjacente à une extrémité. Les éléments ( 112) et ( 114) sont identiques en forme et 7- diffèrent des éléments de renforcement décrits précédem- ment seulement par le fait qu'ils ne comportent pas de portion plate annulaire. Dans la représentation montrée à la figure 7, on utilise un seul élément charnière concave/convexe ( 132) qui n'est pas connecté à une portion annulaire et qui est fixé sur la face convexe du disque de rupture ( 62). Dans la représentation montrée à la figure 8, la différence provient de ce que l'élément charnière conca- ve/convexe ( 152) qui, également ne comporte pas de por- tion annulaire, est fixé sur la face concave du disque de rupture. Chacun des modes de réalisation montrés aux figures 4 à 8 fonctionne de la même façon que celui qui est dé- crit aux figures 1 à 3 ci-dessus Dans les modes de réalisation décrits aux figures 4 à 8, lest éléments charnières de renforcement ont une forme périphérique identique à celle décrite dans le premier mode de réa- lisation Le choix de une ou de deux charnières de ren- forcement et le choix de savoir si elles doivent être solidaires avec une portion annulaire de renforcement plate en forme de flasque, dépend seulement des utili- sations envisagéesde l'épaisseur et du matériau utilisés pour le disque de rupture et des caractéristiques re- cherchées. EXEMPLE Le dispositif montré à la figure 1 est relié par le conduit ( 22) à un récipient sous-pression contenant de l'eau liquide à une pression d'utilisation de 12 kg/ cm 2 L'ensemble du disque de rupture ( 16) comporte un disque de rupture ( 26) ayant 8,9 centimètres de diamètre et comportant une portion annulaire plate en forme de flasque ( 28) de 12,6 centimètres de diamètre, de sorte que le diamètre du cercle défini par la connection de transition ( 32) est de 8,9 centimètres La portion -8 concave/convexe ( 30) du disque de rupture ( 26) a une hauteur decouronne de 1,25 centimètre et le disque de rupture ( 26) est formé dans une tôle de nickel de 0,0305 centimètre d'épaisseur La rupture du disque ( 26) appa- tait pour une pression de 14 kg/cm plus ou moins 5 %. La rainure ( 34) a une largeur de 8,25 centimètres et une profondeur de 0,0152 centimètre Les éléments de renforcement ( 36) et ( 38) comportent une portion annu- laire dont les dimensions correspondant avec la portion annulaire du disque de rupture ( 26) et la portion char- nière concave/convexe solidaire ( 42-46) a une dimension analogue à celle de l'élément concave/convexe, de sorte que les côtés intérieurs de la portion de renforcement formant charnière a environ 3,8 centimètres de longueur. La plus grande distance mesurée depuis la zone de tran- sition ( 32) du disque de rupture ( 26) aux côtés intérieurs de la charnière de renforcement ( 42) et ( 46) est de 1, 25 centimètre. Lorsaie la pression du liquide contenu dans le ré- cipient auquel l'appareil ( 10) est connecté atteint 14 kg/cm, le disque de rupture ( 16) se rompt et se déchire le long de la ligne de faiblesse créée par la rainure ( 34) Lors de la rupture, la portion déchirée de la portion concave/convexe du disque de rupture ( 26) est pliée en étant éloignée de la portion restante du disque de rupture ( 26) le long de la charnière définie par le côté intérieur de la charnière de renforcement ( 42-46). 21251 -9- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de sécurité susceptible de se rompre sous l'effet de la pression, destiné à être bridé entre un élément d'entrée et un élément de sortie, du type comportant un disque de rupture ( 16) ayant une portion annulaire en forme de flasque ( 28) connectée à une por- tion concave/convexe ( 30) par une connection de transi- tion ( 32), caractérisé: en ce que la portion concave/convexe ( 30-60) comporte une rainure ( 34-70) disposée sur un de ses côtés de manière à former ligne de faiblesse et en ce que au moins une charnière de renforce- ment concave/convexe ( 42-46-76-96-112-114-132-152) est fixée sur un côté de ladite portion concave/convexe ( 30-66), ledit élément de renforcement étant positionné de façon adjacente et ayant une forme similaire à la portion de ladite portion concave/convexe du disque de rupture ( 16), de sorte que, lors de la rupture, ladite portion concave/ convexe ( 30-66) du disque de rupture ( 16) se déchire le long de ladite ligne de faiblesse créée par ladite rainure ( 34-70), et je plie au voisinage de la portion non déchirée solidaire correspondant avec l'élément de renforcement formant charnière. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite rainure ( 34-70) définit une ligne de faiblesse dans le disque de rupture de forme circulaire formant un segment de cercle. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la périphérie desdits éléments de renforcement formant charnières ( 42-46-76-96-112-114- 132-152) correspond sensiblement à un segment de cercle défini par la liaison de transition ( 32-68) et une corde dudit cercle. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, - caractérisé en ce que ledit élément de renforcement formant charnière ( 42-46-76-96) est solidaire d'un élé- ment sensiblement annulaire ( 40-44-74-94) ayant une portion plate en forme de flasque positionnée de façon adjacente à la portion plate annulaire-en forme de flas- que ( 28-64) du disque de rupture ( 16). / Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de renforcement en forme de charnière ( 46-76-114-132) est adjacent aux côtés con- vexes du disque de rupture ( 30-66). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de renforcement formant charnière ( 42-96112-152) est adjacent aux côtés concaves du disque de rupture ( 30-66). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une paire d'éléments de renforcement formant charnières concaves/convexes ( 42-46-112-114), l'un étant disposé sur le côté convexe, l'autre sur le côté concave de ladite portion concave/ convexe du disque de rupture ( 30-66). 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments de renforcement for- mant charnière ( 42-46-76-96-112-114-132-152) sont soudés par points au di'sque de rupture ( 28-64). 9/ Dispositif selon l'une des revendications 4 et 8, caractérisé en ce que la portion plate annulaire en forme de flasque ( 40-44-74-94) des éléments de renfor- cement formant charnière sont soudés par points à la portion annulaire en forme de flasques ( 28-64) du disque de rupture. / Dispositif de sécurité susceptible de se rompre sous l'effet de la pression selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une paire d'éléments annulaires ( 12-14) destinés à être adaptés avec l'élément annulaire plat en forme de il - flasque ( 28) du disque de rupture, ces éléments étant hermétiquement bridés entre eux. -