Brevet FR2529639A2 — publié le 19840106

FR 2529639 A2 19840106 FR 8211577 A 19820701 Dispositif d'élimination des vibrations d'une soupape de déconpres- sion d'une enceinte L'invention concerne un perfectionnement au dispositif d'élimination des vibrations d'une soupape de décompression d'une enceinte qui a fait l'objet de la demande de brevet principal n 81-20391 du 30 Octobre 1981. Le brevet principal décrit et revendique un dispositif d'éli- mination des vibrations d'une soupape de décompression d'une enceinte contenant un fluide sous pression, au moment de son actionnement sous l'effet de la pression du fluide. La soupape comporte2 dans un corps creux monté sur ltenceinte et communiquant avec une ouverture de celle-ci, un clapet de fermeture complémentaire d'un siege entourant l'ouverture, une tige solidaire du clapet, mobile dans le corps de soupape, pour l1ouverture et la fermeture du clapet, un ressort en appui sur la tige par une de ses extrémités et sur le corps de soupape par son autre extrémité, pour le maintien du clapet sur son siege, tant que la pression à l'intérieur de l'enceinte reste inférieure à une pression limite. Le dispositif d'élimination des vibrations comporte un électro-aimant disposé à l'extérieur du corps de soupape, ayant une parti fixe comprenant un bobinage d'excitation et un équipage mobile relié à l'ex- trémité de la tige soupape opposée à celle portant le clapet. Cet équipage est mobile entre deux positions stables correspondant respectivement à à verture totale ou partielle et à la fermeture du clapet. La stabilité de l'une au moins de ces positions est obtenue par la force magnétique exercée par le bobinage sur l'équipage mobile lorsque le bobinage est alimenté.Le dispositif d'élimination des vibrations comporte également un moyen de com- mande de l'alimentation de ltélectro-aimant, en fonction de la valeur de la pression dans l'enceinte par rapport à au moins une pression de référence. Au début du mouvement de remontée de a tige de soupape, sous l'effet d'une pression à l'intérieur de enceinte supérieure à la pression de référence, l'électro-aimant étant alimenté en courant électrique, l'équi- page mobile vient se coller sur ltextrémité du bobinage d'excitation, ce ce qui empêche la tige de soupape et le clapet de retomber sur le siège de soupape, même si la pression retombe dans l'enceinte ou subit des oscillations, au niveau du siège de soupape. Dans un des modes de réalisation préférentiels du dispositif suivant l'invention, la tige de soupape est reliée à l'équipage mobile par ltintermédiaire d'un levier articulé sur le corps de soupape comportant une partie disposée à l'intérieur de ce corps de soupape et une partie disposée à l'extérieur (revendication 2 du brevet principal). La partie disposée à l'intérieur du corps de soupape est reliée à la tige alors que l'extrémité de la partie disposée à l'extérieur du corps de soupape est reliée à l'équipage mobile. De tels leviers existent généralement sur les soupapes de sécurité auxquelles s'applique le dispositif suivant l'invention. Lorsque le collage de l'équipage mobile est réalisé, en début du mouvement de soulèvement de la soupape de sécurité, le mouvement de la tige de soupape peut néanmoins se poursuivre, dans le sens de ltouverture, pour accrottre la section de sortie du fluide sous pression. La liaison entre la tige de soupape et le levier doit donc permettre un certain mouvement relatif de ces deux éléments. Un ressort qui se déforme par compression lors du mouvement relatif peut par exemple être intercalé entre les deux éléments. Un tel dispositif ne permet cependant pas d'amortir les vibrations éventuelles du clapet et de la tige de soupape pendant le mouvement d'ouverture ultérieur au collage magnétique de l'équipage mobile. De telles vibrations peuvent avoir lieu en cas de fluctuations de pression dans lten- ceinte ou au niveau de ltouverture d'échappement de celle-ci. Leurs effets sont cependant fortement atténués puisque le clapet ne peut pas redescendre en position de fermeture sur son siege, le maintien en position de l'équipa- ge mobile et du levier par force magnétique empêchant la retombée de la tige. Il reste cependant souhaitable d'éviter les vibrations également pendant le mouvement d'ouverture de la soupape ultérieur au collage magnétique de 'l'équipage mobile. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'élimination des vibrations. dtune soupape de décompreSSion d'une enceinte, suivant la revendication 2 du brevet principal qui perpette d'amortir les vibrations éventuelles du clapet et de la tige de soupape, lors des mouvements de celleci au-delà de la position de blocage magnétique. Dans ce but, le levier articulé sur le çorps de soupape comporte deux parties - une première partie reliée de façon articulée à l'extrémité de la tige de soupape opposée à l'extrémité portant le clapet, solidaire d'un axe horizontal monté rotatif dans le corps de soupape constituant l'axe du levier et comportant un prolongement, ou ergot, cet ergot et la liaison articulée de la tige/etPant disposés de part et d'autre de l'axe du levier, - et une seconde partie reliée de façon articulée à l'équipage mobile et reliée à la première partie par l'intermédiaire d'un coupleur à friction ayant pour axe de rotation l'axe du levier, dont ltun des déments est fixé sur la première partie du levier et dont l'autre élément est solidaire de la seconde partie du levier, cette seconde partie comportant de plus une su face d'appui située en vis-à-vis et au-dessus de l'ergot de la première partie du levier, pour solidariser les deux parties du levier en rotation, en fin de mouvement de retombée de la tige de soupape. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif d'élimination des vibrations suivant l'invention, dans le cas d'une soupape de décompression d'un pressuriseur placé sur le circuit primaire dsun réacteur nucléaire à eau sous pression. La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical, suivant BB de la figure 2, d'un dispositif d'amortissement suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe par un plan horizontal AA de la figure 1. Sur la figure 1, on voit la partie supérieure d'une soupape de décompression telle que représentée par exemple sur les figures 1 et 2 du brevet principal. Cette soupape comporte un corps de soupape 106 suivant ltaxe vertical duquel est disposée la tige de soupape 110 montée coulissante à l'intérieur d'une pièce de guidage 1l8 solidaire du corps de soupape 106. A l'intérieur du corps de soupape 106 est également disposé un ressert héli cotidal 114 en appui par sa partie inférieure non représentée sur le clapet solidaire de la partie inférieure de la tige de soupape 110 et en appui par sa partie supérieure sur une pièce d'appui 116 venant elle-mêmé'en butée contre la partie inférieure de la pièce de guidage 118. De cette façon, le ressort 114 exerce une force de rappel sur la soupape et la tige 110, dirigée vers le bas, lorsque la soupape est soulevée par la pression régnant dans l'enceinte. A sa partie supérieure, le corps de soupape 106 est prolongé par un double carter 120 traversé axialement par la tige 110 et par une pièce d'extrémité 121 prolongeant celle-ci à sa partie supérieure. La pièce d'extrémité 121 comporte une partie filetée 122 sur laquelle on vient visser deux butées 125a et 125b. Ces butées 125a et 125b permettent la fixation articulée de l'extrémité du levier 124 constitué de deux parties 126 et 127 visibles aux figures 1 et 2. La seconde partie du levier 127 est constituée elle-même de deux parties symétriques 127a et 127b comme visible à la figure 2. Les deux parties 127a et 127b sont reliées de façon articulée grâce à une rotule 128 à l'équipage mobile 129 de l'électro-aimant 130 cons titubé par un bobinage électromagnétique porté par un support 132 fixé sur le corps de soupape 106 Le bobinage de l'électro-aimant 130 est alimenté gracie à des conducteurs 131 eux-mEmes reliés à un circuit d'alimentation comportant un relais commandé par un capteur de pression situé sur ltenceinte. De cette façon, le bobinage électromagnétique peut Autre alimenté en courant électrique dès que la pression dans l'enceinte sur laquelle est disposée la soupape atteint une valeur limite prédéterminée. Ainsi qu'il est visible sur les figures 1 et 2, la première partie du levier 126 est montée solidaire d'un axe 135 horizontal et monté rotatif sur le corps de soupape 106 grâce à des paliers a roulement 136. La partie du levier 126 et l'axe 135 sont rendues solidaires en rotation par une clavette 137. En réalité, le montage des deux extrémités de l'arbre à l'inté- rieur du corps de soupape 106 et sur la partie 126 du levier 124 est identique pour ces deux extrémités. La coupe de la figure 2 permet de voir le détail de montage pour l'une des extrémités seulement, l'ensemble étant entièrement symétrique par rapport au plan de trace BB sur cette figure. La partie 126 du levier porte des tourillons 138 montés rotatif s dans des paliers 139 eux-m'eles fixés par serrage entre les deux butées 125a et 125b fixéeszsur la pièce d'extrémité de la tige 110. De cette, façon, la partie 126 du levier 124 est reliée de façon articulée à ltextrémité supérieure de la tige de soupape. La partie 126 comporte également un prolongement 140 constituant un ergot d'actionnement ainsi que nous le verrons plus loin disposé de fa- çon que cet ergot d'une part et la liaison articulée entre la partie 126 du levier 124 et la tige de soupape d'autre part soient situés de part et d'autre de l'axe 135 solidaire de cette partie 126 du levier 124. Sur la figure 1, l'ergot 140 a été représenté dans deux positions différentes 140a et 140b correspondant à deux positions 128a et 128b de l'articulation de l'équipage mobile également représenté sur la figure 1. Nous verrons en effet que ergot 140 permet la remise en position de lté- quipage mobile 129 lors du mouvement vers le bas de la tige de soupape, c'est à dire dans le sens de fermeture de la soupape. Les deux moitiés 127a et 127b de la deuxième partie du levier 124 constitue à leur extrémité non reliée à la rotule 128 deux carters 141 montés rotatifs grâce à des paliers à roulement 142 sur la première partie 126 du levier 124. L'axe de rotation des deux parties du levier l'une par rapport à l'autre est confondu avec l'axe de l'arbre 135. A l'intérieur des carters 141 sont montés des disques de friction 143 entre lesquels viennent s'intercaler des disques de friction antagonistes 144 solidaires de la partie 126 du levier 124. L'ensemble des carters 141, des disques de friction 143 et des disques 144 constitue un coupleur à friction ou limiteur de couple monté entre les deux parties du levier 124. Ce coupleur à friction a également pour axe l'axe de l'arbre 135. Ainsi qu'il est visible sur la figure 1, entre les deux bras 127a et 127b de la partie 127 du levier 124 est disposée une douille 145 comportant une ouverture filetée suivant son axe incliné par rapport à la verticale. Cette douille est maintenue en place grâce à une pièce de fixation 146 et à des vis 147 engagées dans les bras 127a et 127b de la partie 127 dulevier 124. A l'intérieur de la douille 145 une vis 148 est engagée de façon que sa partie inférieure arrondie 149 constitue une surface d'appui venant en contact avec l'ergot 140 de la première partie 126 du levier 124. La surface d'appui 149 disposée au-dessus de l'ergot 140 permet, lors de la mise en contact de ces deux pièces, de solidariser les deux parties du levier en rotation lors d'un mouvement de descente de la tige 110 entrainant la première partie 126 du levier 124. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif d'élimination des vibrations suivant l'invention, lors de l'ouverture et lors de la fermeture de la soupape. Lorsque la soupape est fermée, la tige de soupape est dans sa position basse et l'armature 129 dans sa position haute (chématisée par la position de la rotule 128 en 128b). Si la pression dans l'enceinte dépasse la pression de référence choisie, le capteur de pression permet l?alimentation de la bobine électromagnétique 130, cependant que le clapet de soupape et la tige commencent à se soulever. Le mouvement vers le haut de la tige de soupape 110 entraine en rotation la première partie 126 du levier 124 et l'arbre 135. Cette rotation entraine une rotation dans le même sens de la seconde partie 127 du levier 124 par l'intermédiaire du coupleur à friction dont les disques 143 et 144 intercalés sont mis en rotation. Ce mouvement de rotation de la seconde partie 127 du levier 124 provoque un mouvement vers le bas de l'équipage mobile 129 relié à cette partie 127 par la rotule 128. Lorsque l'équipage mobile 129 parvient à une certaine distance de la bobine électromagnétique 130, l'attraction magnétique provoque un collage de cet équipage mobile sur la bobine fixe 130. Par exemple, un tel collage peut être obtenu dès que l'équipage mobile parvient à une -distance de 4 mm de la face supérieure de la bobine 130. La seconde partie 127 du levier 124 est alors immobilisée en rotation par la force magnétique exercée par la bobine 130. La surface d'appui solidaire de cette partie 127 et constituée par la partie inférieure 159 de la vis 148 est alors dans sa position 149 a. Si la pression tombe dans l'enceinte ou si cette pression subit des fluctuations au niveau du siège de la soupape, la tige 110 et la soupape ne peuvent retomber en position basse sous l'effet du ressort qui a été comprimé lors du soulèvement de la tige, puisque l'ergot 140 vient, lors de la retombée de la tige, en position de butée sur la surface d'appui 159. y Il/a donc bien, comme dans le brevet principal, un blocage magné- tique de la tige de soupape contre les mouvements de retombée. Si la pression continue à crottre, au contraire, la tige de soupape cnntinue à se déplacer vers le haut par rotation relative des deux parties 126 et 12-7 du levier 124, la seconde partie 127 du levier étant hmmo- bile. Ce mouvement vers le haut de la tige de soupape est amorti grâce au coupleur à friction dont les disques 143 et 144 se déplacent en rotation les uns par rapport aux autres. Si des oscillations de pression se produisenb dans enceinte ou au niveau de son ouverture de décharge, les vibrations de la tige de soupape sont amorties par le limiteur de couple. Le mouvement de la tige vers le haut peut ainsi se poursuivre sans vibration jusqu'à une butée haute limitant le mouvement de cette tige. Pendant tout ce mouvement de montée de la tige 110, le ressort 114 s'est comprimé et lorsque la pression dans l'enceinte est revenue à une valeur inférieure à la pression de consigne, ce ressort permet d'entrainer la tige de soupape et le clapet vers le bas. L'amortissement dû au limiteur de couple s'exerce quel que soit le sens de mouvement de la tige, que ce mouvement ait lieu vers le haut ou versle bas. La tige de soupape 110 amorce sa descente entrainant en rotation la première partie du levier 124 et l'ergot 140. Tant que l'ergot n'a pas accosté la vis 148, le coupleur à friction oppose sa résistance au ressort 114 car la deuxième partie du levier (127) reste fixe maintenue par l'équipage mobile 129. Lorsque l'ergot 140 accoste la vis 148 par sa surface d'appui 159, le limiteur de couple devient inopérant et les deux parties du levier 124 sont entrainées solidairement en rotation. A ce moment la seule force magnétique de l'équipage mobile s'oppose au ressort 114. Pour éviter que l'actionrésistanM du dispositif électromagnétique ne continue à l'approche de la fermeture de la soupape le circuit d'alimentation électrique est coupé par l'action du capteur de pression. A ce moment le ressort 114 peut ramener le clapet de la soupape sur son siège sans aucun effort résistant du dispositif électromagnétique. En fin de mouvement de retombée de la tige, l'ergot 140 permet la remise en position haute de l'équipage mobile On voit donc que le dispositif perfectionné qui vient d'être décrit permet non seulement d'éviter la retombée du clapet et de la tige en position basse où le clapet retombe sur son siège, but qui était déjà atteint par le dispositif décrit dans le brevet principal, mais encore d'amortir les vibrations de la tige pendant tous ses déplacements ultérieurs au collage par force magnétique-de l'équipage mobile. Le dispositif décrit permet également un réglage de la position de blocage de l'ergot sur la surface d'appui par déplacement de la vis 148 à l'intérieur de la douille 145. Ce déplacement de la vis permet également un réglage de la position haute de l'équipage mobile 129. Mais l'invention ne se limite pas au mode de wéalisation qui vient d'être décrit ; elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que le bobinage de l'électro-aimant 130 peut être ali menté en permanence au lieu d'être alimenté par un circuit comportant un relais commandé par un capteur de pression. On peut intercaler sur ce circuit d'alimentation un relais de coupure commandé par un capteur de pression comme dans l'exemple de réalisation ou par un cdpteur de force ou de déplacement associé à l'équipage mobile et intercalé entre celui-ci et le support de ltélectro-aimant. Dans ce dernier cas, la coupure du courant d'alimenta tion de ltélectro-aimant intervient dès que l'effort exercé par le ressort de rappel de la tige de soupape sur l'équipage mobile par l'intermédiaire du levier, dépasse un certain seuil ou dès que le déplacement de l'équi- page mobile s'amorce. En l'absence d'un dispositif de coupure de courant ou dans le cas où celui-ci ne fonctionnerait pas, la force du ressort de rappel de la soupape est suffisante pour décoller l'équipage mobile de l'électro-aimant. Les deux parties du levier peuvent être réalisées de façon différente de ce qui a été décrit et le coupleur à friction peut avoir une structure différente de celle qui a été décrite. La surface d'appui de ltergot sur la seconde partie du levier peut être réalisée d'une façon différente de celle décrite où une vis permettait un réglage précis de la position de blocage de la tige de soupape. Enfin le dispositif suivant l'invention s'applique, comme le dispositif décrit dans le brevet principal, dans tous les cas où l'on utilise des soupapes de sécurité pour la décompression d'une enceinte ou d'uncir- cuit contenant un fluide sous pression statique ou dynamique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'élimination des vibrations d'une soupape de décompression d'une enceinte, suivant la revendication 2 du brevet principal, caractérisé par le fait que le levier (124) articulé sur le corps de soupape (106) comporte deux parties - une première partie (126) reliée de façon articulée à l'extrémité de la tige de soupape (110) opposée à l'extrémité portant le clapet, solidaire d'un axe horizontal (135) monté rotatif dans le corps de soupape (106) constituant l'axe du levier (124) et comportant un prolongement (140), ou ergot, cet ergot (140) et la liaison articulée de la tige de soupape (110) étant disposés de part et d'autre de l'axe (135) du levier (134), - et une seconde partie (127) reliée de façon articulée à l'équipage mobile (129) et reliée à la première partie (126) par l'intermédiaire d'un coupleur à friction (143, 144) ayant pour axe de rotation l'axe (135) du levier (124) dont l'un des éléments (144) est fixé sur la première partie (126) du levier et dont l'autre extrémité (143) est solidaire de la seconde partie (127) du levier (124), cette seconde partie (127) comportant de plus une surface d'appui (159) située en vis à vis et au-dessus de l'ergot (140) de la première partie du levier (124), pour solidariser les deux parties du levier (124) en rotation, en fin de mouvement de retombée de la tige de soupape (110). 2.- Dispositif d'élimination des vibrations suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la seconde partie du levier est constituée par deux bras (127a et 127b) reliés de façon articulée à l'équipage mobile (129) par l'intermédiaire d'une rotule (128) et constituant à leur autre extrémité, chacun un carter (141) à l'intérieur duquel sont disposés des disques de friction (143), des disques de friction antagonistes (144)4solidaires de la première partie (126) du levier (124) venant s'intercaler entre les disques (143) à l'intérieur du carter (141).. 3.- Dispositif d'élimination des vibrations suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface d'appui (159) de la seconde partie (127) du levier (124) a une position réglable et est constituée par l'extrémité d'une engagée dans le filetage intérieur, d'une douille (î45) disposée entre les bras (127a et l27b) de la seconde partie (127) du levier (124). 4.- Dispositif d'élimination des vibrations suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'électrp- aimant (130) est alimenté par un circuit comportant un relais de coupure d'a limentation commandé par un capteur de force ou de déplacement intercalé entre l'équipage mobile (129) et le support d'électro-aimant 132.