Brevet FR2530312A1 — publié le 19840120

La présente invention se rapporte à une soupape pour obturer des conduits d'aération et de purge et/ou des conduits de rinçage de grandes dimensions équipant des réservoirs de sécurité dans les réacteurs nucléaires, qui comprend une broche de soupape déplaçable dans une direction verticale et portent un plateau de soupape pouvant être introduit dans le siège de soupape, ladite broche de soupape étant reliée à un piston de levage coulissant dans un cylindre de levage pour produire le mouve- ment d'ouverture de la soupape et étant maintenue dans la posi- tion d'ouverture de la soupape par un électro-aimant, la dispo- sition étant telle que lorsqu'on coupe l'excitation de L'élec- tro-aimant, la broche de soupape se déplace par son propre poids, conjointement avec le plateau de soupape et le piston de levage, dans sa position de fermeture. Pour l'aération et la purge courantes des réservoirs de sécurité équipant les réacteurs nucléaires, on monte sur ces réservoirs des conduits d'aération et de purge de grandes dimensions qui, pour des raisons de sécurité, sont équipés de dispositifs de fermeture qui permettent, lorsqu'un incident se produit, d'isoler immédiatement de l'extérieur, d'une manière étanche aux gaz,le réservoir de sécurité On incorpore également de tels dispositifs de fermeture dans le conduit de rinçage au moyen duquel le réservoir de sécurité peut être nettoyé après un incident. Jusqu'à présent, on utilisait, dans les conduits d'aéra- tion et de purge, ainsi que dans les conduits de rinçage des ré- servoirs de sécurité, des clapets de fermeture dont l'obtura- teur est actionné par un système de levier comprenant plusieurs leviers articulés, au moyen duquel l'obturateur est d'abord placé par pivotement, peu avant d'atteindre la position de fer- meture, dans une position parallèle au plan du siège et peut ensuite être poussé ou pressé, autant que possible axialement, contre ce siège Il est clair que la mise en place de l'obtura- teur du clapet dans le siège, par un mouvement parallèle au plan de ce dernier, permet d'obtenir l'étanchéité nécessaire dans le siège du clapet et ce,en dépit des grandes dimensions de conduits d'aération et de rinçage, mais un tel système de le- vier a l'inconvénient d'être d'une structure complexe En outre, l'arbre d'actionnement, qui doit développer le couple d'entraînement nécessaire pour l'ouverture, ainsi que le cou- ple de freinage pour la fermeture, doit faire saillie à l'exté- rieur à travers la paroi du corps du clapet, ce qui rend très compliquée la structure du dispositif de fermeture, en particulier en raison aussi de la qualité exigée pour les étanchéités dans les réacteurs nucléaires Un autre inconvé- nient important résulte de ce que le clapet de fermeture doit être retiré du conduit, lors des inspections périodiques qui s'imposent dans les centrales nucléaires, pour que ses compo- sants mobiles et son siège puissent être examinés. C'est pourquoi, on a eu l'idée, dans le cadre de l'in- vention, d'utiliser, au lieu des clapets d'arrêt connus, une soupape d'arrêt spécialement conçue à cette fin pour les conduits d'aération et de rinçage des réservoirs de sécurité. Le but de l'invention est la réalisation d'une soupape d'arrêt ayant une structure relativement simple et peu encombrante, et qui puisse subir les inspections périodiques nécessaires et d'éventuels travaux d'entretien sans qu'il y ait besoin de la retirer du conduit. L'invention atteint le but qu'elle s'est fixé par une soupape du type spécifié en préambule, qui se caractérise en ce qu'elle est formée par un ensemble monobloc qui se compose d'un cylindre de circulation et d'un cylindre de levage placé directement au-dessus du précédent, et qui peut être introduit et retiré de l'enveloppe d'un seul tenant par le haut conjointe- ment avec la broche, le cylindre de circulation étant constitué par une enveloppe tubulaire perforée s'étendant sur toute la course de la soupape et entourant le plateau de soupape monté sur la broche, le cylindre de circulation portant, à sa partie inférieure, un siège annulaire introduit dans une bague de support horizontale de la cloison de séparation jusqu'à une butée d'arrêt, et pourvu d'un ou plusieurs joints s'appliquant conltre la bague de support horizontale sur laquelle est monté, au moyen de nervures radiales, le palier de guidage inférieur de la broche, tandis que la partie supérieure de l'enveloppe tubulaire est couverte par une plaque de liaison incluant le palier de guidage supérieur de la broche et le cylindre de levage qui est solidaire de la plaque de liaison et dans lequel coulisse le piston de levage monté sur la broche supporte, par sa plaque de tête l'électro-aimant, l'enveloppe de la sou- pape étant, en outre, pourvue d'un court raccord supérieur mu- ni d'un couvercle pour recevoir la partie supérieure de l'ensemble monobloc de soupape. On peut facilement retirer un tel ensemble de soupape de son enveloppe en même temps que le siège de soupape, en enlevant simplement le couvercle de l'enveloppe, de sorte que l'on peut aisément accéder à tous les composants jouant un rôle important dans le fonctionnement de la soupape, ainsi qu'au siège de celle-cipour s'assurer qu'ils sont en parfait état Etant donné que les paliers de guidage de la broche de la soupape sont incorporés dans cet ensemble amovible, la coor- dination entre les -composants fixes et les composants mobiles reste inchangée, même après que l'ensemble a été déposé, de sorte que l'évolution des mouvements des -composants de la- soupape peut être contrôlée, lors des inspections périodiques nécessaires, sur l'ensemble monobloc démonté, à l'extérieur de l'enveloppe de la soupape. Du fait que le cylindre de levage est monté directement au-dessus du cylindre de circulation et qu'il est rigidement re- lié à celui-ci au-dessus de la plaque de liaison, et du fait que le raccord d'enveloppe supérieur nécessaire pour le montage et le retrait des composants de la soupape-sert en même temps de logement pour la partie supérieure de l'ensemble portant -le cylindre de levage, on obtient une soupape particulièrement compacte. D'autre part, le cylindre de circulation est-constitué par une enveloppe tubulaire perforée qui est relié fermement, à sa partie inférieure, au siège annulaire et, par l'intermé- diaire de nervures radiales raccordées à ce siège annulaire, au palier de guidage inférieur et, à sa partie supérieure, avec la plaque de liaison contenant le palier de guidage supérieur de la broche de la soupape, de sorte qu'on obtient un corps de soupape cylindrique rigide et fermé, dans lequel toute l'opération de guidage de la broche s'effectue, sans intervention de l'enveloppe de la soupape et qui sert, en même temps, de chambre pour recevoir le plateau de soupape qui se déplace sur toute la course de celle-ci Le siège annu- laire est introduit jusqu'à une butée d'arrêt, dans une bague de support de la cloison de séparation de l'enveloppe et porte un ou plusieurs joints annulaires s'appliquant contre la bague de support, la disposition étant telle que tout l'ensemble de soupape prend appui, par l'intermédiaire de cette butée d'arrêt du siège annulaire, contre la bague de support de la cloison de l'enveloppe L'étanchéité du siège annulaire, qui peut être extrait avec l'ensemble de soupape, vis-à-vis de la bague de support est réalisée par la déformation élastique des joints annulaires survenant au moment de l'introduction de l'ensemble de soupape. L'enveloppe tubulaire perforée du cylindre de circulation prévue audessus du siège annulaire a, en outres pour effet une distribution uniforme du milieu traversant le siège de l'en- veloppe sur tout le pourtour du siège annulaire, de sorte que les forces transversales développées par la circulation et, partant, les forces de friction freinant les mouvements des composants de la soupape sont maintenues à une valeur relative- ment faible. Par ailleurs, selon une autre caractéristique de l'in- vention, l'enveloppe de la soupape est réalisée sous la forme -d'un cylindre tubulaire incliné par rapport à la broche verti- cale, ce dont résulte des conditions favorables d'écoulement du milieu à travers l'enveloppe de la soupape qui, à débit égal et à perte de pression égale permet, dans la soupape toute entière, des dimensions plus petites que celles, par exemple, d'une enveloppe de soupape ayant une forme en Z Plus précisé- ment le diamètre de l'enveloppe de la soupape, ayant la forme d'un cylindre tubulaire, peut être adapté à celui du conduit auquel elle doit être raccorde, ce qui permet également de supprimer les adaptateurs nécessaires pour l'élargissement. Une autre caractéristique avantageuse de l'invention prévoit que l'enveloppe du cylindre de levage soit percée, peu avant l'extrémité inférieure de la course du piston, d'une ou de plusieurs ouvertures d'évacuation sur lesquelles le piston de levage peut passer, de sorte que la broche de la soupape qui, en cas d'incident, lorsque l'électro-aimant de maintien cesse d'être excité, tombe par gravité, conjointement avec le piston de levage qui en est solidaire et avec le plateau de soupape, jusqu'à sa position de fermeture, est freinée peu avant que ce dernier ne vienne heurter le siège annulaire. Lorsque le plateau de soupape est pourvu, comme le prévoit une autre caractéristique de l'invention, d'une bague d'amortissement élastique constituant un second moyen de freinage, qui vient s'appliquer, immédiatement avant que la sou- pape atteigne sa position de fermeture, sur une contre-surface du siège annulaire, un impact dur du plateau de la soupape contre ce siège est, dans une large mesure, atténué. Selon une autre caractéristique de la soupape objet de l'invention, sa broche est une broche creuse qui est pour- vue, à son'extrémité inférieure, d'une came de commande coopé- rant avec un interrupteur de fin de course indiquant la posi- tion de fermeture de la soupape et renferme intérieurement, une tige de commande pouvant glisser librement, dont l'extrémité faisant saillie à l'extérieur de la broche creuse est pourvue d'unecontre-came de commande coopérant avec un interrupteur de fin de course indiquant la position d'ouverture de la sou- pape, tandis qu'elle porte à son extrémité supérieure, une contre-surface coopérant avec une butée de la came de commande de la broche On peut ainsi avoir une indication de la posi- tion d'ouverture et de fermeture du plateau de la soupape, grâce aux interrupteurs de fin de course qui sont montés immédiatement au-dessous du cylindre creux formant l'enveloppe de la soupape, de sorte que ceux-ci peuvent, lors du montage, et au cours des inspections réglementaires être vérifiés et ajustés La tige de commande, dont le mouvement est libre, et qui n'est entraîne qu'à la fin de la course d'ouverture de la soupape permet de maintenir la broche de celle-ci suffisam- ment courte pour qu'elle ne fasse que légèrement saillie vers le bas à l'extérieur de l'enveloppe cylindrique. Enfin, l'invention prévoit également que la plaque de liaison placée sur l'enveloppe tubulaire constitue en même temps la plaque de base du cylindre de levage, ce qui simplifie encore davantage la structure de l'ensemble de soupape. Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit à titred'exemple non-limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure I est une vue en coupe longitudinale d'une soupape d'arrêt conforme à l'invention; et, la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle du siège de la soupape d'arrêt de la figure 1. La soupape d'arrêt représentée est essentiellementfor- mée d'une enveloppe qui se compose d'un cylindre tubulaire incliné 1 comportant un raccord supérieur 2 et un couvercle 3, et d'un ensemble monobloc intérieur 4 On raccorde l'enveloppe 1, au moyen des brides 5 et 6, à un conduit, non représenté, d'aération et de purge d'un réservoir de sécurité ou à un raccord solidaire de la paroi du réservoir En raison des dimensions du réservoir de sécurité devant être aéré, le cy- lindre I présente une dimension transversale importante, par exemple de 500 mm En vue de la formation du siège 7 de la val- ve, l'enveloppe du cylindre incliné I est pourvue d'une cloi- son 8 qui, au voisinage du siège 7 présente une bague de sup- port horizontale 9 dans laquelle peut être glissé tout l'en- semble de soupape 4 avec son siège annulaire inférieur 10. L'ensemble de soupape 4 se compose d'un cylindre passif ou de circulation 11 et d'un cylindre actif ou de levage 12, traversés tous deux par la broche de soupape 13 qui est guidée dans un palier supérieur 14 et un palier inférieur 15 Le cy- 1 idre de circulation Il se compose d'une enveloppe tubulaire perforée 16 dont l'extrémité inférieure est solidaire du siège annulaire 10 et dont l'extrémité supérieure porte une plaque de liaison 17 Le p -lier de guidage inférieur 15 de la broche 13 est solidarisé, par des nervures radiales 18, au siège annulaire 10, tandis que le palier de guidage supérieur 14 est formé par la partie intérieure de la plaque de liaison 17, de sorte que l'on obtient un cylindre de soupape fermé Il dont font partie intégrante les paliers de guidage 14 et 15 de la broche 13 Le tube 19 du cylindre de levage 12 est placé directement sur la plaque de liaison 17 et un piston de le- vage 20, fixé à la partie supérieure de la broche 13 coulisse dans le cylindre 12 Afin de faciliter l'aménagement du canal d'aspiration des fuites, la plaque de liaison 17 est formée en deux parties, la partie intérieure de la plaque 17 formant le palier de guidage supérieur 14 servant en même temps de plaque de hase pour le cylindre de levage 12 La plaque de tête 21 du cylindre de levage 12 porte intérieurement un électro- aimant 22 contre lequel s'applique, dans la position d'ouver- ture de la valve, la plaque de maintien 23 de la broche file- tée 13, la disposition étant telle que, dans cette position, le plateau 24 de la soupape et le piston de levage 20 sont, en bout de course dans leur position haute, comme représenté sur la moitié de droite de la figure 1. Le tube 19 du cylindre de levage 12 comporte, à sa partie inférieure, un orifice d'évacuation 25 sur lequel le piston de levage 20 passe au cours de la fermeture, peu avant d'atteindre la fin de sa course, de sorte que le mouvement de fermeture est freiné dans sa phase finale, Le plateau de soupape 24,qui se déplace à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 16, sur toute la course de la soupape porte, en outre, une bague d'amortissement élastique 26 qui, juste avant d'atteindre la position de fermeture de la soupape, représen- tée sur la moitié de gauche de la figure 1, rencontre une contre-surface 27 du siège annulaire 10, évitant ainsi, dans une large mesure, un impact dur de la butée d'arrêt métallique 28 du plateau de soupape 24 contre le siège annulaire 10. Le piston 20 produit, en relevant la broche 13 avec le plateau de soupape 24, le mouvement d'ouverture de la soupape, tandis que celle-ci est maintenue dans sa position d'ouverture par l'excitation de l'électroaimant 22 Grâce à ces dispositions, on évite la nécessité de maintenir cons- tamment le cylindre de levage 12 rempli avec de l'air compri- mé et la soupape d'arrêt est constamment prête, par suite de l'évacuation immédiate de l'air du cylindre de levage, à se refermer, dans le cas d'un incident coupant le courant d'exci- tation ou bien en cas de panne de courant, sous le propre poids de ses éléments mobiles, c'est à dire, de la broche 13, du plateau de soupape 24 et du piston de levage 20 Le pla- teau de soupape 24 porte des bagues d'étanchéité 29 et 30 qui, quand la soupape se ferme, viennent s'appliquer contre des surfaces d'étanchéité correspondante 31 et 32 du siège annu- laire 10. Pour l'exécution des inspections périodiques qui s'im- posent dans les centrales nucléaires, le couvercle annulaire 3, qui ferme l'extrémité supérieure du raccord 2 de l'enveloppe dans la-région située à l 'extérieur du cylindre de levage 12, doit être dévissé du raccord 2 de l'enveloppe, Ceci permet d'extraire par le haut la totalité de l'ensemble de soupape 4 de l'enveloppe 1, 2 de la soupape Pendant cette opération, le siège annulaire 10, guidé dans la bague de support 9 de la cloison 8 est également entraîné vers la haut, et, en plus du palier de guidage supérieur 14, le palier de guidage infé- rieur 15 fixé par les nervures radiales 18, et la broche 13 sont également entraînés vers le haut Par contre, l'enveloppe I de la soupape peut rester fixée par ses brides 5 et 6, avec le conduit d'aération et de purge ou avec le raccord de la paroi du réservoir de sécurité Après que les opérations d'inspection et d'entretien ont été exécutées, on réintroduit l'ensemble de soupape 4 par le haut, dans le raccord 2 et dans l'enveloppe cylindrique 1, le siège annulaire 10 étant guidé et maintenucentré contre la paroi intérieure 33 de la bague de support 9 et introduit dans cette dernière jusqu'à la butée d'arrêt 34 Les deux bagues d'étanchéité extérieures 35 et 36 prévues dans le siège annulaire 10 assurent l'étanchéité par rapport à la paroi intérieure 33 de la bague de support 9 de la cloison 8 Après le revissage du couvercle 3, la soupape d'arrêt est à nouveau prête à fonctionner. La broche 13 de la soupape est une broche creuse qui porte, à son extrémité inférieure, une came de commande 37 présentant une surface extérieure conique 38 qui coopère avec un interrupteur de fin de course 39, indiquant la position de fermeture de la soupape Pour l'indication de la position d'ouverture de la soupape, on a prévu, à l'intérieur de la broche creuse 13, une tige de commande 40 dont l'extrémité faisant saillie à l'extérieur de la broche creuse 13 porte une contre-came de commande 41 dont la -surface extérieure conique 42 coopère avec un second interrupteur de fin de course 43 qui est destiné à indiquer que la soupape est ouverte La tige de commande 40 est logée à coulissement dans la broche creuse 13 et comporte, à son extrémité supérieure, une butée 44 qui, pendant le mouvement d'ascension de la broche 13 vient en contact avec une butée 45 de la came de commande 37 peu avant d'atteindre la position d'ouverture de la soupape, de sorte que la tige de commande 40 n'est entraînée vers le haut, sur une courte distance, qu'au cours de la dernière phase du mouvement d'ouverture de la soupape, phase au cours de laquelle l'interrupteur de fin de course 43 est actionné. Par ce mode particulier d'indication des positions de la soupape, les interrupteurs de fin de course 39 et 43 sont facilement accessiblesde l'extérieur et la broche 13 de la soupape ne s'avance que légèrement au delà de la partie inférieure de l'enveloppe cylindrique 1, de sorte que le raccord inférieur 46 portant les interrupteurs de fin de cour- se 39 et 43 peut être relativement court, et, de ce fait, augmente à peine l'encombrement de la soupape d'arrêt La combinaison d'un raccord d'enveloppe supérieur 2 relative- ment court et d'une enveloppe cylindrique inclinée 1, confère à la soupape d'arrêt de l'invention des dimensions réduites, ce qui est un facteur important en particulier, pour le mon- tage dans des centrales nucléaires o en général, la place disponible est limitée. REVENDICATIONS 1 Soupape pour obturer des conduits d'aération et de purge et/ou des conduits de rinçage de grandes dimensions équipant des réservoirs de sécurité dans les réacteurs nuclé- aires, qui comprend une broche de soupape déplaçable dans une direction verticale et portant un plateau de soupape apte à être introduit dans le siège de la soupape, ladite broche de soupape étant reliée à un piston de levage coulissant dans un cylindre de levage pour produire le mouvement d'ouverture de la soupape et étant maintenue dans la position d'ouverture de la soupape par un électro-aimant, la disposition étant telle que lorsqu'on coupe l'excitation de l'électro-aimant, la broche de soupape se déplace de par son propre poids, conjointement avec le plateau de soupape et le piston de le- vage, dans sa position de fermeture, ladite soupape étant caractérisée en ce qu'elle est formée par un ensemble monobloc ( 4) qui se compose d'un cylindre de circulation ( 11) et d'un cylindre de levage ( 12) placé directement au-dessus du précé- dent, et qui peut être introduit et retiré de l'enveloppe ( 7, 2, 3) d'un seul tenant par le haut conjointement avec la broche ( 13), le cylindre de circulation ( 11) étant constitué par une enveloppe tubulaire perforée ( 16) s'étendant sur toute course de la soupape et entourant le plateau de soupape ( 24) monté sur la broche ( 13), le cylindre de circulation ( 11) portant, à sa partie inférieure, un siège annulaire ( 10) intro- duit dans une bague de support horizontale ( 9) de la cloison de séparation ( 8) jusqu'à une butée d'arrêt ( 34), et pourvu d'un ou plusieurs Joints ( 35, 36) s'appliquant contre la bague de support horizontale ( 9), sur laquelle est monté, au moyen de nervures radiales ( 18), le palier de guidage inférieur ( 15) de la broche ( 13), tandis que la partie supérieure de l'enve- loppe tubulaire ( 16) est couverte par une plaque de liaison incluant ( 17)3 le palier de guidage supérieur ( 14) de la broche ( 13), et le cylindre de levage ( 12) qui est solidaire de la plaque de liaison ( 17) et dans lequel coulisse le piston de levage ( 20) monté sur la broche supporte, par sa plaque de tête ( 21) l'électro-aimant ( 22), l'enveloppe ( 1) de la sou- pape étant, en outre, pourvue d'un court raccord supérieur muni d'un couvercle ( 3) pour recevoir la partie supérieure ( 12) de de l'ensemble monobloc de soupape ( 4). 2 Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que son enveloppe est constituée par un cylindre tubulaire ( 1) incliné par rapport à la broche verticale ( 13). 3 Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'enveloppe ( 19) du cylindre de levage ( 12) présente, peu avant l'extrémité inférieure de la course du piston de levage ( 20) des ouvertures d'évacuation ( 25) sur lesquelles le piston de levage ( 20) peut passer. 4 Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que-le plateau de soupape ( 24) porte, en tant que second moyen de freinage, une bague d'amortissement élastique ( 26) conçue pour rencontrer une contre-surface ( 27) du siège annu- laire ( 10) peu avant d'atteindre la position de fermeture de la soupape. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que sa broche ( 13) estiune broche creuse qui est pourvue, à son extrémité inférieure, d'une came de commande ( 37) coopérant avec un interrupteur de fin de-cour- se ( 39) indiquant la position de fermeture de la soupape et renferme intérieurement, une tige de commande ( 40) pouvant glisser librement, dont l'extremité faisant saillie à l'exté rieur de la broche creuse ( 13) est pourvue d'une contre-came de commande ( 41) coopérant avec un interrupteur de fin de course ( 43) indiquant la position d'ouverture de la soupape, tandis qu'elle porte à son extrémité supérieure, une contre- surface ( 44) coopérant avec une butée ( 45) de la came de commande ( 37) de la broche 6 Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la plqque de liaison ( 17) placée sur l'enveloppe tubulaire ( 16) constitue, en même temps, la plaque de base du cylindre de levage ( 12).