Brevet FR2517778A1 — publié le 19830610

Amortisseur perfectionné. La présente invention se rapporte à un amortisseur perfectionné, c'est-àdire à un dispositif utilisé pour empêcher que les forces dues aux chocs, en particulier les forces dues aux chocs sismiques, ne provoquent des mouvements préjudiciables dans les réseaux de tuyauteries et les systè- mes connexes La plupart des amortisseurs ont pour fonction d'absorber les chocs d'importance suffisante pour provoquer des dommages, tout en permet- tant à des forces plus faibles, telles que celles que peut faire naître la dilatation thermique, de déplacer librement la tuyauterie. Une grande variété d'amortisseurs sont bien connus de l'homme de l'art Les brevets américains nos 3 637 176 et 3 809 186 en donnent des illustrations et ils sont inclus aux présentes à titre de référence Ces brevets décrivent l'utilisation de règles graduées fixées aux organes mobi- les de l'amortisseur dont la position peut être contrôlée par référence à ces règles graduées, ce qui veut dire qu'un mouvement éventuel de l-'amor- tisseur peut être repéré par des observations à intervalles de temps, de la règle graduée. Les tuyauteries et les systèmes connexes utilisés dans les centra- les nucléaires sont fréquemment équipés d'amortisseurs qui doivent être ré- gulièrement examinés et essayés Ces amortisseurs sont souvent placés dans des zones d'accès limité et incommode du fait du rayonnement élevé, des con- ditions de vide atmosphérique et d'autres risques. On peut généralement classer en deux catégories les amortisseurs utilisés pour empêcher les mouvements des tuyauteries pendant les chocs sis- miques ou autres: la catégorie des amortisseurs hydrauliques et celle des amortisseurs mécaniques Au cours des dernières années, on a écarté l'utili- sation d'amortisseurs hydrauliques dans l'industrie nucléaire, ceci en rai- son des difficultés rencontrées dans les amortisseurs hydrauliques, telles que des pertes de fluide et une incapacité du fluide à supporter le rayon- nement ambiant. Les amortisseurs mécaniques qui sont disponibles sur le marché, sont soit du type sensible aux accélérations ou du type sensible aux vites- ses La société Pacific Scientific Co commercialise un amortisseur sensi- ble aux accélérations tandis que la société Bergen-Paterson Pipe Support Corp présente un amortisseur sensible aux vitesses Etant donné qu'une large utilisation de ces deux types d'amortisseurs est prévue dans l'indus- trie nucléaire qui est considérée comme devant profiter immédiatement de la présente invention, on décrira des exemples de réalisation de la présente invention, appliqués aux amortisseurs mentionnés ci-dessus et dont on donne- ra d'abord une brève description. La société Pacific Scientific Co présente une gamme d'amortisseurs mécaniques calibrés pour des charges échelonnées entre 159 kg et 22 680 kg. Ces amortisseurs fonctionnent suivant le principe de la sensibilité aux accélérations L'action d'amortissement empêchera les mouvements de la tuyau- terie à des niveaux d'accélération supérieurs à 0,02 g Le mécanisme de l'amortisseur de la société Pacific Scientific Co est illustré à la figure 1 et il comprend une vis 1 à billes, un volant 2 d'inertie et un frein 3 de treuil Lorsque l'amortisseur subit un mouvement télescopique, un écrou 4 à billes provoque la rotation de la vis 1 à billes qui fait tourner, à son tour, un tambour 5 de transmission de couple Ce dernier tambour entraîne le volant 2 d'inertie par l'intermédiaire d'un frein à bande qui a la forme d'un ressort 3 de treuil à section carrée, enroulé sans serrer autour d'un mandrin qui fait partie du carter fixe de l'amortisseur Lorsque les mouve- ments sont commandés par des accélérations inférieures au niveau de 0,02 g, le système tourne librement et permet le mouvement sans résistance d'un tuyau fixé à une extrémité de l'amortisseur L'autre extrémité de l'amor- tisseur est fixé à un système de support de structure Les accélérations su- périeures au niveau de seuil de 0,02 g obligeront le système à essayer d'ac- célérer le volant 2 d'inertie avec une force telle qu'elle provoquera le resserrement du frein formé par le ressort 3 de treuil, autour du mandrin sur lequel est enroulé ce ressort En conséquence, l'amortisseur bloquera momentanément le tuyau, empêchant tout mouvement de ce dernier Le frein 3 de treuil sera bloqué et relâché en fonction des oscillations des forces sismiques dans les deux sens, à la fréquence impartie à l'amortisseur par un séisme, par l'intermédiaire de la tuyauterie. Les amortisseurs commercialisés par la société Bergen-Paterson Pipe Support Corp fonctionnent suivant le principe de la sensibilité aux vites- ses L'amortisseur, illustré aux figures 3 et 4, est un dispositif télesco- pique contenant un système à crémaillère et pignon, un train d'engrenages et un dispositif d'échappement Lorsque l'amortisseur subit un mouvement té- lescopique,la crémaillère 6 fait tourner le pignon 7 qui provoque, à son tour, la rotation des roues dentées latérales 8 Un plateau latéral 9 en forme de pendule, encliquette avec les dents 10 de la roue dentée latérale 8 et limite la vitesse à laquelle cette roue dentée 8 peut tourner La fré- quence du mouvement périodique du plateau latéral 9 qui joue le rôle d'un pendule, règle la vitesse à laquelle peut se déplacer l'amortisseur et con- trôle donc le mouvement de la tuyauterie soumise aux accélérations sismiques. Le plateau latéral 9 est à double effet de sorte qu'il peut fonctionner dans un sens ou dans l'autre, et il est monté de manière à pouvoir fonction- ner dans le plan horizontal ou dans le plan vertical ou dans tout autre plan incliné intermédiaire. Les amortisseurs décrits ci-dessus et d'autres amortisseurs classi- ques ne comportent pas d'indicateurs de position qui permettent de se rendre compte de l'importance du télescopage de l'amortisseur Les amortisseurs tels que ceux qui sont décrits dans les brevets américains mentionnés cidessus, sont équipés de règles graduées qui indiquent de manière caractéristique le mouvement linéaire d'un organe de l'amortisseur par rapport au carter 11 de télescopage représenté à la figure 1 Le mouvement linéaire de ce carter ou de tout autre organe effectuant un mouvement linéaire,ne donne pas une indication de l'état de fonctionnement de plusieurs organes critiques des amortisseurs Bergen-Paterson ou des amortisseurs qui effectuent un mouvement de rotation et dont les organes sont susceptibles de se dérégler. Les règles graduées qui équipent les amortisseurs décrits dans les brevets américains mentionnés ci-dessus, sont utiles dans l'examen d'un amor- tisseur car le mouvement de ce dernier, qui peut se produire au cours de la dilatation thermique d'un tuyau, prouve que certains organes de l'amortis- seur sont en état de fonctionnement Cependant, puisque l'amortisseur com- porte souvent des organes qui doivent fonctionner au cours d'un séisme mais qui ne fonctionnent pas lors d'une dilatation thermique, l'observation des règles graduées mentionnées plus haut n'est pas appropriée pour éliminer un grand nombre de modes connus de mauvais fonctionnement, de sorte que des examens plus sévères sont encore nécessaires. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de fournir un amortisseur doté de moyens perfectionnés de vérifier l'état de fonctionnement d'organes supplémentaires d'amortisseur, ce qui permet de réduire sans danger les fréquences d'examen. Afin de réaliser cet objet, la présente invention réside dans un amortisseur prévu pour être placé entre deux éléments auxquels il est relié afin d'amortir leurs mouvements relatifs, et dans un convertisseur de mouve- ment pour transformer le mouvement relatif de translation en un mouvement de rotation, cet amortisseur étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur prévu pour détecter ce mouvement de rotation et des moyens pour indiquer ce mouvement de rotation. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans les- quels: 4 2517778 la figure 1 est une vue schématique d'un amortisseur commer- cialisé par la société Pacific Scientific Co, cet amortisseur étant repré- senté équipé d'un compte-tours. la figure 2 est une vue schématique d'un amortisseur commercia- lisé par la société Pacific Scientific Co, cet amortisseur étant représen- té équipé d'un contrôleur magnétique; - la figure 3 est une vue schématique d'un amortisseur commercia- lisé par la société Bergen-Paterson Corp, cet amortisseur étant représenté équipé d'un contrôleur acoustique, la figure 4 est une vue schématique d'un organe de l'amortis- seur Bergen-Paterson; et la figure 5 est une vue schématique d'un amortisseur Bergen- Patersen représenté équipé d'un contrôleur magnétique. Les amortisseurs représentés aux figures 1 et 5 sont équipés cha- cun d'un compte-tours 12 qui indique directement le mouvement de rotation d'un organe de l'amortisseur considéré comme critique pour le fonctionne- ment correct de ce dernier A la figure 1, le compte-tours 12 est monté sur un prolongement de la vis 1 à billes (Si le compte-tours est monté exacte- ment comme le représente la figure 1, le moyen de fixation de l'amortisseur à un tuyau, à son extrémité 13, doit être modifié afin qu'il ne soit pas gêné par le compte-tours 12) A la figure 5, le compte- tours 12 est fixé à l'une des roues dentées latérales 8 Dans les deux cas, on peut se référer au compte-tours pour vérifier le mouvement de rotation d'un organe important de l'amortisseur. La figure 2 illustre l'utilisation d'un indicateur magnétique de position prévu pour détecter le mouvement de rotation d'un organe interne de l'amortisseur Un aimant 14 est noyé dans le volant 2 d'inertie, de ma- nière à passer au voisinage immédiat d'un enroulement 15 de détection élec- tromagnétique qui est relié électriquement à un compteur 16 d'impulsions électroniques Le compteur 16 ajoute une impulsion pour chaque tour effectué en marche avant par le volant 2 d'inertie et il soustrait une impulsion pour chaque tour effectué en marche arrière, ce qui permet de suivre la position de l'amortisseur et de vérifier le mouvement de rotation du volant 2 d'inertie. La figure 5 représente un indicateur magnétique similaire de po- sition, utilisé pour vérifier que le plateau latéral 9 est en fonctionne- ment dans l'amortisseur Bergen-Paterson. La figure 3 illustre l'utilisation d'un indicateur acoustique de position pour suivre le mouvement de rotation du plateau latéral 9 de l'a- mortisseur Bergen-Paterson Les sons émis par les-dents 10 encliquetant avec le plateau latéral 9, peuvent être comptés et considérés comme une in- dication du fonctionnement du mécanisme jusqu'au plateau latéral 9 inclus. La lecture de l'indicateur acoustique de position représenté à la figure 3 et de l'indicateurs magnétique de position représenté aux figu- res 2 et 5,peut être faite localement par rapport à l'amortisseur ou à dis- tance Ces systèmes s'adaptent facilement à la lecture à distance, du fait de la nature électrique du contrôleur Le compte-tours représenté aux fi- gures 1 et 5 pourrait fournir également des signaux électriques pour la lec- ture à distance. L'exemple suivant mettra en lumière les avantages des détecteurs directs de mouvement de rotation Supposons que l'écrou 4 à billes, repré- senté à la figure 2, ne fonctionne pas, de sorte que la vis 1 à billes glis- se dans le carter Il sans tourner Un indicateur de position linéaire monté sur le carter 11 ou, en fait, sur tout organe effectuant un mouvement liné- aire en liaison avec le mouvement du tuyau, ne détectera pas ce défaut alors que l'indicateur magnétique de position, représenté à la figure 2, le fera. Pendant un échauffement du tuyau provoquant un télescopage lent de l'amor- tisseur, aucun mouvement du volant 2 d'inertie ne se produira, de sorte que le compteur électronique 16 n'enregistrera aucune variation du nombre d'im- pulsions comptées Ce défaut de comptage des impulsions indique que l'amor- tisseur est en difficulté. L'utilisation de détecteurs de mouvement directement sensibles au mouvement de rotation des organes vitaux des amortisseurs, pourrait conduire à des exigences réduites d'examen et d'essai des amortisseurs, ce qui pour- rait être très profitable pour ceux qui possèdent de tels systèmes. Pour l'appréciation des valeurs de mesure indiquées ci-dessus, on doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de va- riantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art Par exem- ple, des détecteurs de mouvement de rotation pourraient équiper des orga- nes des amortisseurs autres que le plateau latéral, les roues dentées laté- rales, le volant d'inertie et la vis à billes représentés équipés de tels détecteurs De même, ces détecteurs peuvent être utilisés sur des types d'amortisseurs autres que les deux versions commerciales utilisées pour illustrer la présente description. R E V E N D I C A T I O N S 1 Amortisseur prévu pour être placé entre deux éléments auxquels il est relié afin d'amortir leurs mouvements relatifs, et convertisseur de moûvement pour transformer un mouvement relatif de translation en un mouve- ment de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur prévu pour détecter ce mouvement de rotation et des moyens ( 12, 16) pour indiquer ce mouvement de rotation. 2 Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce détecteur du mouvement de rotation comprend un élément magnétique monté pour tourner-avec le convertisseur de mouvement; un enroulement électro- magnétique placé au voisinage du trajet parcouru par cet élément magnétique; et un compteur d'impulsions relié à cet enroulement électromagnétique. 3 Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens sont associés à ce convertisseur de mouvement pour créer un bruit, le détecteur de mouvement de rotation étant un contrôleur acoustique. 4 Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur du mouvement de rotation est un compte-tours. Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen indiquant le mouvement de rotation est un dispositif d'affichage à distance.