Brevet FR2524959A1 — publié le 19831014

- L'invention est relative à un procédé de fermeture d'une sou- pape assistée de sûreté et à un dispositif mettant en oeuvre ce pro- cédé Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la circulation de fluide sous pression, plus particulièrement les circuits sous haute oression, par exemple les circuits de refroidissement dans les centrales nucléaires. Dans l'industrie, il est connu d'équiper une enceinte sous pression d'une soupape de sûreté qui protège l'enceinte contre toute surpression Cette soupape est tarée pour s'ouvrir à partir d'une pression déterminée Or, lorsque la soupape est en position ouverte, le clapet subit, outre la pression statique du fluide présent dans l'enceinte qui s'échappe, la pression dynamique de ce fluide et donc la refermeture de la soupape peut nécessiter un effort beaucoup plus important que l'effort nécessaire à contenir la pression statique seule Pour palier à cette difficulté, il existe des soupapes dites assistées qui disposent d'une assistance extérieure telle qu'un vérin qui assure la refermeture du clapet. Actuellement, les efforts engendrés par cette assistance extérieure sont appliqués en quasi-permanence: ces efforts sont sup- primés uniquement lorsque la pression dans l'enceinte dépasse un certain seuil et sont rétablis lorsque la pression dans l'enceinte redevient inférieure à ce seuil Ce verrouillage quasi-permanent de la soupape est dangereux pour le fonctionnement du circuit En effet, la soupape présente des moyens élastiques qui suffisent pour maintenir la soupape en position fermée, et l'assistance extérieure n'est utile que pour la fermeture Par ailleurs, une défaillance mécanique de l Vassistance exté- rieure peut entraîner un blocage de la soupape en position fermée. Dans ce type de fonctionnement, les vitesses d'ouverture et de fermeture de la soupape de sûreté sont relativement lentes à cause de l'inertie de l'équipage mobile agissant sur le clapet qui comprend les moyens élastiques et les moyens d'assistance extérieure Cela peut avoir de graves conséquences, par exemple dans le cas d'un circuit de refroidissement, o il est essentiel de refermer rapidement la soupape pour limiter l'échappement du fluide en dehors du circuit. Le but principal de la présente invention est de proposer un procédé de fermeture d'une soupape assistée dans lequel les moyens d'assistance ont une action limitée dans le temps Cela revient à supprimer le verrouillage quasi-permanent et ainsi rend impossible le blocage de la soupape en position fermée. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé qui assure une souplesse de fonctionnement et qui diminue les temps de réponse à l'ouverture et à la fermeture. D'autres buts et avantages de la présente invention, apparai- tront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le procédé de fermeture d'une soupape assistée de sûreté, notamment utilisée dans les circuits de fluide sous pression, comprenant en particulier une buse d'alimentation en communication avec une enceinte sous pression, un clapet, les moyens appliquant élastiquement le clapet sur la buse qui autorisent le décollemenrt du clapet, c'est-à-dire l'ou- verture de la soupape, lorsque la pression dans l'enceinte est supérieure à une pressirn de tarage prédéterminée, et des moyens d'assistance commandés pouvant appliquer le clapet sur la buse, est caractérisé en ce que l'on actionne les moyens d'assistance pour refermer la soupape lorsque la pression dans l'enceinte devient inférieure à une pression dite de fermeture, et pendant une période limitée dans le temps. Le dispositif de commande d'une soupape assistée, comprenant en particulier une buse d'alimentation en communication avec une enceinte sous pression, un clapet, des moyens appliquant élastiquement le clapet sur la buse qui autorisent le décollement du clapet, lorsque la pression dans l'enceinte est supérieure à une pression de tarage prédéterminée, et des moyens d'assistance commandés pouvant appliquer le clapet sur la buse, est caractérisé par le fait qu'il applique le clapet sur la buse pour refermer la soupape lorsque la pression dans l'enceinte devient inférieure à une pression dite de fermeture et pendant une période limitée dans le temps. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la descrip- tion ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie inté- grante. La figure 1 illustre u N e représentation schématique d'une soupape de sûreté à laquelle le procédé de fermeture se rapporte. La figure 2 illustre un mode préférentiel de réalisation du dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 1 schématise une soupape assistée de sûreté Cette soupape l comprend notamment une chambre d'échappement 2 dans laquelle débouche une buse 3 en communication avec une enceinte non représentée. 3 - Cette chambre d'échappement 2 est ouverte sur l'extérieur en 4 Sur l'ouverture de la buse 3 est appliqué un clapet 5 par l'intermédiaire de moyens élastiques 6 Ces moyens 6 sont tarés et autorisent le dé- collement du clapet 5 lorsque la pression dans l'enceinte est supérieure à une pression de tarage prédéterminée Ces moyens 6 seront avantageu- sement constitués par un ressort. Des moyens d'assistance 7 commandés depuis l'extérieur de la soupape peuvent appliquer le clapet 5 sur la buse 3 pour forcer sa fer- meture et éventuellement son verrouillage. Une telle soupape assistée est connue de l'Homme de l'Art et ne sera pas décrite plus en détail. Dans le procédé de fermeture d'une soupape assistée selon l'invention, on actionne les moyens d'assistance 7 pour refermer la sou- pape lorsque la pression dans l'enceinte devient inférieure à une pres- sion dite de fermeture, et pendant une période limitée dans le temps. Par ailleurs, on supprime l'action exercée par le S moyens d'assistance lorsque la pression dans l'enceinte remonte au-delà de la pression de fermeture. Dans ce procédé, on actionne les moyens d'assistance pendant une durée limitée dans le temps, et ainsi, ces moyens ne peuvent pas assurer le maintien permanent de la fermeture de la soupape Par ail- leurs, lorsque la pression dans l'enceinte devient supérieure à un certain seuil dit pression de fermeture, ces moyens d'assistance ne peuvent plus s'appliquer sur le clapet En particulier, si la pres- sion dans l'enceinte remonte au-dessus de la pression de fermeture pendant l'intervalle de temps o les moyens d'assistance forcent le clapet sur la buse, cette action est immédiatement interrompue. Dans un dispositif mettant en oeuvre ce procédé, la pression de fermeture sera de préférence différente et inférieure à la pres- sion de tarage Ainsi, les moyens d'assistance 7 ne pourront en aucun cas maintenir dans l'enceinte une pression supérieure à la pression de tarage. Les moyens d'assistance 7 seront avantageusement constituas par un vérin, plus particulièrement un vérin pneumatique ou hydraulique. La pression d'alimentation de ce vérin oeut être avantageusement une fonction de la pression dans l'enceinte, olus Précisément être une frac- tion de cette Pression Cela présente l'avantage de toujours Pouvoir ac- tionner le cla Det quelle que soit la pression dans l'enceinte, et rluç 4 - particulièrement cela permet d'utiliser le même vérin pour différentes pressions de tarage. Dans le mode de réalisation de la soupane assistée illustrée à la figure 1, le vérin d'assistance comprend un piston 8 équipé d'une tige 9, et un corps cylindrique fixe 10 comprenant notamment un fond Il et deux orifices l'un 12 du côté du fond 11, l'autre 13 du côté de la tige 9 Le clapet 5 est solidaire d'un axe central 14 sur lequel vient s'exercer l'action des moyens élastiques 6 par exemple un ressort. La tige 9 et l'axe central 14 seront avantageusement disposés suivant un même axe Le vérin d'assistance 7 est en position rétractée lorsque le piston 8 est en butée sur le fond 11 Dans cette position, la tige 9 est dégagée de l'axe central 14 d'une distance suffisante pour ne pas gêner le décollement du clapet 5 lorsque la pression dans l'enceinte devient supérieure à la pression de tarage Dans le dispositif selon l'invention, lorsque l'assistance n'est pas commandée, le vérin 7 est en position rétractée. Lorsque les moyens d'assistance sont commandés, le fluide de manoeuvre sous pression est introduit par l'orifice 12, ce qui provoque le déplacement du piston 8 et de la tige 9 Dans son déplacement, la tige 9 vient s'appliquer sur l'axe central 14 et vient forcer le clapet 5 en butée sur la buse 2 Une fois la période d'application terminée, un res- sort de rappel non représenté ramène le piston 8 vers le fond 11 du vé- rin pour dégager la tige 9 de l'axe central 14 Le clapet 5 et l'axe cen- tral 14 soumis à l'action du ressort 6 qui est supérieure à l'effort exer- cé sur le clapet 5 par la pression dans l'enceinte resteront appliqués contre la buse 2 pour l'obturer. La figure 2 illustre un dispositif mettant en oeuvre le procé- dé selon l'invention Ce dispositif comprend notamment une enceinte 15 à protéger, une soupape assistée 1 une armoire de commande 16 et un capteur de pression 17 reliés à l'enceinte 15 Ce capteur de pression 17 sera avantageusement placé sur la paroi de l'enceinte 15, pour être à l'abri des effets dynamiques dûs à l'écoulement du fluide à travers la soupape de sécurité. Le procédé selon l'invention sera mieux compris si l'on se réfère à un cycle de fonctionnement Tant que la pression dans l'encein- te est inférieure à la pression de tarage, la soupape est maintenue en position fermée par des moyens élastiques 6, et le vérin d'assistance 7 est en position rétractée Toutefois, dès que la pression dans l'en- -5- ceinte atteint la pression de fermeture, le capteur de pression 17 met l'armoire de commande 16 sous tension. Si la pression dans l'enceinte dépasse la pression de tarage, les forces dues à la pression statique qui s'exercent sur le clapet sont supérieures aux efforts engendrés par les moyens élastiques 6 et le cla- pet décolle de la buse Au cours de ce déplacement, l'équipage mobile est uniquement composé par le clapet 5 et l'axe central 14 L'échappement du fluide au travers de la vanne de sécurité se traduit par une baisse de la pression dans l'enceinte Lorsque celle-ci est redescendue au niveau de la pression de fermeture, l'enceinte peut être à nouveau fermée Le cap- teur de pression 17 transmet l'information à l'armoire de commande 16 qui actionne les moyens d'assistance 7 pendant une période limitée dans le temps pour forcer la fermeture de la soupape. Si, pendant cette période de temps, la pression dans l'encein- te reste inférieure à la pression de fermeture, la temporisation coupe simultanément l'alimentation de l'armoire de commande 16 Par contre, si, au cours de cet intervalle de temps, la pression dans l'enceinte rede- vient supérieure à la pression de fermeture, l'information est transmise par le capteur de pression 17 à l'armoire de commande 16 qui supprime immédiatement l'action des moyens d'assistance 7 sur le clapet 5 En ou- tre, la temporisation est supprimée et l'armoire de commande 16 reste sous tension. Un fonctionnement correct d'une soupape assistée selon l'in- vention a été obtenu avec un temps d'application des moyens d'assistance de l'ordre de quelques secondes Cette temporisation sera avantageusement réalisée à l'aide de dispositifs électriques doublés par sécurité par des dispositifs pneumatiques Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est donné qu'à titre indicatif, et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1 Procédé de fermeture d'une soupape assistée de sûreté, notamment utilisée dans les circuits de fluide sous pression, compre- nant en particulier une buse ( 3) d'alimentation en communication avec une enceinte sous pression, un clapet ( 5), des moyens ( 6) appliquant élastiquement le clapet ( 5) sur la buse ( 3) qui autorisent le décollement du clapet ( 5), c'est-à-dire l'ouverture de la soupape, lorsque la pression dans l'enceinte est supérieure à une pression de tarage prédéterminée, et des moyens d'assistance ( 7) commandés pouvant appli- quer le clapet ( 5) sur la buse ( 3), caractérisé en ce que l'on actionne les moyens d'assistance ( 7) pour refermer la soupape lorsque la pression dans l'enceinte devient inférieure à une pression dite de fermeture, et pendant une période limitée dans le temps. 2 Procédé de fermeture d'une soupape assistée selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que l'on supprime l'action exercée par les moyens d'assistance ( 7) lorsque la pression dans l'enceinte remonte au-delà de la pression de Fermeture. 3 Dispositif de commande d'une soupape assistée, comprenant en particulier une buse ( 3) d'alimentation en communication avec une enceinte sous pression, un clapet ( 5), des moyens ( 6) appliquant élas- tiquement le clapet ( 5) sur la buse ( 3) qui autorisent le décollement du clapet ( 5), c'est-à-dire l'ouverture de la soupape, lorsque la pression dans l'enceinte est supérieure à une pression de tarage pré- déterminée, et des moyens d'assistance ( 7) commandés pouvant appliquer le clapet ( 5) sur la buse ( 3), caractérisé par le fait qu'il applique le clapet ( 5) sur la buse ( 3) pour refermer la soupape lorsque la pression dans l'enceinte devient inférieure à une pression dite de fermeture, et pendant une période limitée dans le temps. 4 Dispositif de commande d'une soupape assistée selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il cesse son action sur le clapet ( 5) lorsque la pression dans l'enceinte remonte au-delà de la pression de fermeture. Dispositif de commande d'une soupape assistée selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que la pression de fermeture est inférieure à la pression de tarage. 6 Dispositif de commande d'une soupape assistée selon l'une des revendications 3, 4 ou 5, dont les moyens d'assistance ( 7) sont constitués notamment par un vérin, caractérisé par le fait que la pres- sion de commande du vérin est fonction de la pression dans l'enceinte à protéger. 7 Dispositif de commande d'une soupape assistée selon la revendication 6, dont le vérin d'assistance présente une position ré- tractée dans laquelle il est dégagé du clapet ( 5), et ne gêne pas son débattement, caractérisé par le fait que lorsque l'assistance n'est pas commandée, le vérin est en position rétractée. 8 Dispositif de commande d'une soupape assistée selon la revendication 3, comprenant notamment un capteur de pression ( 17), caractérisé par le fait que le capteur de pression ( 17) est placé di- rectement sur l'enceinte. 9 Dispositif de commande d'une soupape assistée selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le temps d'application est de l'ordre de quelques secondes.