Brevet FR2547642A1 — publié le 19841221

SUPPORT ELASTIQUE AMORTISSEUR DESTINE EN PARTICULIER A DES TUBULURES La présente invention a pour objet un support élastique amortisseur particuliérement adapté à des tubulures de grand diamètre et de faible épaisseur qui fonctionnent à températures élevées telles que, par exemple, des installations pour réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis au sodium liquide. Le support selon l'invention est principalement réalisé sous la forme annulaire en combinaison avec un collier rigide et peut être utilisé en présence de charges statiques (pour soutenir le poids des tubulures et de leur contenu) ou de charges dynamiques (il est notamment apte à limiter les effets d'un séisme). Le but de la présente invention est de réaliser un support élas- tique amortisseur, capable d'absorber sans dommage pour la tubulure les effets d'une charge dynamique appliquée à ladite tubulure. Ce support doit, entre autres, absorber les dilatations thermiques de la-tubulure provoquées par des phénomènes transitoires afin d'éviter des contraintes dangereuses. Les colliers rigides de type standard ne permettent pas la libre dilatation du tube sous l'action des transitoires thermiques qui apparaissent au moment de la mise en route de l'installation et ne sont donc pas employés pour les tubulures soumises aux contraintes qui viennent d'être mentionnées. On a essayé d'éliminer ces inconvénients de façon connue en substituant au collier un support arque qui s'étend sur un angle de 1200 et permet de supporter le poids du tube et de son contenu. Avec une telle solution, la tubulure peut se dilater diamétralement sous l'action des transitoires thermiques, mais la concentration des efforts de pression sur un arc de longueur limitée (environ 1200) réduit considérablement la résistance à la flexion de la tubulure. Cette solution est inadaptée pour supporter les contraintes sismiques. Une autre solution connue consiste à utiliser un collier rigide de diamètre interne supérieur au diamètre externe de la tubulure de telle façon qu'entre le collier et la tubulure subsiste un interstice annulaire adapte à recevoir des moyens élastiques de soutien. Selon cette solution, sur la surface externe du tube sont soudes des taquets métalliques et entre chacun de ces taquets et la surface interne du collier sont disposes des ressorts à lamelles permettant le support élastique du tube. Selon cette solution connue, la tubulure peut se dilater radiale ment sous l'action des transitoires thermiques et les efforts de pression dérivant de l'action du poids et des sollicitations sismiques sont distribués dans toute l'épaisseur de la tubulure sous la forme d'une contrainte de cisaillement. Un inconvénient de cette solution est dû au fait que les taquets susmentionnés doivent être soudés aux tubes et donc que la surface externe du tube doit être préparée avant l'application des taquets, ce qui provoque sur la tubulure des zones de tensions localisées. Une autre solution connue consiste à utiliser un collier formé de deux demi-colliers bridés dont les brides sont serrées par des boulons avec interposition de ressorts à cuvettes; entre le collier et le tube ou la tubulure, on dispose une épaisseur de matériau calorifuge constituée d'une substance plastique et d'une tresse métallique. Cette solution est relativement simple et permet la dilatation du tube grâce à la présence des ressorts à cuvettes. Le point faible de cette solution est dû au fait que le calorifugeage interposé entre le collier et la surface externe du tube finit par se fissurer et se rompre. La presente invention propose de réaliser un collier rigide qui entoure le tube et dont le diamètre interne est supérieur au diamètre externe du tube. Cette solution, bien qu'utilisant des moyens amortisseurs entre le tube et le collier, ne nécessite pas de dispositifs d'ancrage. Les moyens élastiques de support interposes entre le tube et le collier selon la présente invention sont réalises de façon simple et économique et permettent d'amortir les vibrations induites dans les tubulures en transformant l'énergie cinétique en énergie élastique de déformation et en travail de friction. Le support selon l'invention permet de réaliser les fonctions suivantes: a) il permet la dilatation radiale du tube sous l'effet des transi tores thermiques; b) il exerce un certain serrage sur la tubulure grâce à l'action de l'élément élastique, de façon à augmenter l'arc de cercle sur lequel se reportent les charges dues à son propre poids et, le cas échéant, aux secousses sismiques; c) il amortit les vibrations induites dans la tubulure en-transfor- mant l'énergie cinétique en énergie élastique de déformation et en travail de friction. Aucun des systèmes connus ne permet de réalisation des fonctions qui viennent d'être énumérées. Le mode de réalisation de l'invention le plus simple consiste en un bolier en acier inoxydable en deux parties mobiles l'une par rapport a l'autre, contenant des lamelles métalliques alternativement plates et gaufrées superposées. Ces lamelles, en se déformant élastiquement, permettent la dilatation thermique radiale de la tubulure et distribuent sur une grande partie de la circonférence de la tubulure les efforts de réactions entre la tubulure et le collier rigide dus aux charges thermiques. Le frottement des crêtes des bandes métalliques gaufrées ou ondulées contre la surface des lames plates provoque un travail de friction qui réalise la fonction d'amortissement. Le collier qui contient le boîtier métallique peut être un simple collier du type standard avec un isolement thermique extérieur. La solution selon la présente invention est nettement plus simple que les solutions connues réalisées dans le même but, ce qui permet une réduction de son coût de fabrication. Elle ne comporte pas d'éléments à fixer de façon définitive sur la surface du tube et présente une forme simple. Les tolérances de fabrication peuvent être larges et le support selon l'invention est facile à monter et à démonter. Il n'exige pas d'études particulières de la distribution des contraintes dans la tubulure à proximité du support et ne modifie pas le vieillissement de la tubulure. Les caractéristiques essentielles de l'invention sont résumées dans les revendications qui suivent. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront a la lecture de la description de divers modes de réalisation du support élastique selon l'invention, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexe dans lequel:: - la figure 1 est un schéma de principe du support élastique selon l'invention; la figure 1/A est un détail à plus grande échelle de la figure 1; - la figure 2 est une section radiale schématique du support élastique selon l'invention dans un premier mode de réalisation; - la figure 3 est une vue de côté avec arrachements d'un deuxième mode de réalisation de l'invention à l'aide de tôles minces ondulées disposées le long de l'axe des tubulures; - la figure 4 est une vue partielle de côté d'un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue partielle de côté d'une autre forme de réalisation de l'invention analogue aux modes de réalisation représentés aux figures 3 et 4;; - la figure 6 est une vue partielle en coupe d'un cinquième mode de réalisation du support élastique selon l'invention, représenté en section radiale pour une disposition analogue à celle de la figure 2; - la figure 7 représente de la même façon qu'a la figure 6 un autre mode de réalisation de l'invention. Le support élastique selon l'invention est schématisé a la figure 1 sous la forme d'une série d'éléments séparateurs 10, interposés radialement entre un collier ou une couronne rigide 20 et un tube 30 entre lesquels existe un espace annulaire 40; chacun des éléments séparateurs radiaux 10 est schématisé sur la-figure 1/A par un ressort et un amortisseur disposes en parallèle, entre d'un côté la surface extérieur du tube 30 et de l'autre la surface interne du collier rigide 20. A l'état#statique, le poids du tube 30 est supporté par les ressorts des éléments séparateurs 10 de façon que le poids du tube soit distribue sur un arc de cercle le plus grand possible. Les fonctions remplies séparément par les éléments formant ressort et amortisseur des figures 1 et 1/A sont exercées conjointement par les éléments constitutifs des supports selon les formes de réalisation des figures 2 à 7 où la figure 2 constitue le schéma général. Selon le schéma de la figure 2, le support élastique amortisseur selon l'invention comporte un boîtier 50 formé de deux demi-coquilles 51 et 52 qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre parallelement à la direction d'application de la charge et entre lesquelles est disposé un ensemble de tôles minces alternativement lisses 53 et ondu lées 54. Quand une force est appliquée à l'ensemble des tôles minces 53 et 54 dans la direction des flèches F, les tôles minces ondulées 54 s'aplatissent, opposant une réaction élastique de rappel et, en même temps, les tôles minces lisses 53 s'infléchissent et contribuent efficacement aux caractéristiques élastiques du support selon l'invention si les nervures des tôles minces ondulées qui prennent appui sur les tôles minces lisses sont décalées comme représenté à la figure 2. La déformation élastique du support permet la libre dilatation du tube par rapport au collier sous l'effet des transitoires thermiques. En présence de charges dynamiques, la glissement des tôles minces ondulées 54 par rapport aux tôles lisses 53 absorbe de l'énergie sous forme de travail de friction ce qui réalise la fonction d'amortisseur schématisé à la figure 1/A. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, les ondulations des tôles minces ondulées 154 sont enroulées et deux tôles minces ondulées 154 sont séparées par une tôle mince lisse 153 naturellement arquée et contre laquelle s'aplatissent les crêtes opposées des deux tôles minces ondulées 154. Le support élastique. amortisseur selon l'invention dans la forme de réalisation représentée à la figure 3 comporte deux demi-coquilles 151 et 152 contre les surfaces desquelles sont libres de glisser les tôles minces ondulées 154. Le libre rapprochement des deux demi-coquilles 151 et 152 dans la direction radiale est autorisé par le repli des extrémités des demi-coquilles 151 et 152 du fait que ces extrémités 155 et 156 présentent un développement radial inférieur a l'épaisseur radiale du support élastique amortisseur. Les extrémités 155 et 156 servent, entre autres, à positionner correctement les divers segments constitutifs du support élastique amortisseur selon la forme de réalisation de la figure 3. il en résulte une construction extrêmement simple obtenue a partir de bandes de lamelles planes qui sont respectivement simplement incurvées en ce qui concerne les tôles minces lisses 153, ondulées en ce qui concerne les tôles minces ondulées 154, courbées et rabattues en ce qui concerne les demi-coquilles 151 et 152. Il faut noter que l'assemblage des différents éléments susmentionnés pour réaliser les différents segments du support élastique amortisseur et pour les monter entre le collier 120 et le tube 130 n'exige aucun travail ultérieur. Si l'on considère qu'une installation thermonucléaire, à laquelle sont destinés principalement ces supports, nécessite plusieurs centaines de supports de tube du type décrit et il est facile de comprendre l'importance de l'économie réalisée grâce au mode de construction simple rendu possible par la présente invention. Selon le mode de réalisation illustre a la figure 3, le collier 120 est réalisé en deux moitiés serrées rigidement entre elles sur des flasques 122 par des tiges filetées comme illustré sur la figure. A l'extérieur du collier sont disposes des étriers 121 qui dépassent radialement et permettent de soutenir le collier 120 avec des tirants 123 ou d'autres éléments de support adéquats. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 4, le support élastique amortisseur est réalisé au moyen de deux segments qui se développent sur environ un demi-cercle ou 1800, la largeur angulaire de ce développement étant d'ailleurs sans importance pour le fonctionnement du support selon l'invention. La demi-coquille externe 251 est réalisée avec une bande de tôle incurvée et rabattue aux extrémités de façon à réaliser des rebords 255 qui peuvent être reliés entre eux au moyen de boulons indiqués schématiquement par leurs axes 255'. La demi-coquille interne 252 de l'enveloppe du support élastique amortisseur est formée par une simple lamelle incurvée avec un rayon de courbure interne égal au rayon de courbure externe du tube a supporter 230. Dans ce cas, l'arc de la demi-coquille interne 252 est seulement une fraction de l'arc de la demi-coquille externe 251 et la demi-coquille interne 252 ne présente pas de rebords d'extrémité. Dans cette forme de réalisation, on ne prévoit pas de séparation fonctionnelle entre les tôles minces ondulées et les tôles lisses comme illustré aux figures 2 et 3. On prévoit par contre des tôles minces en forme de grecque ou de dents de scie 254' et 254" qui, d'un côté, s'appuient contre la demicoquille 251 et de l'autre côté contre la demi-coquille 252. Les tôles minces ondulées 254' et 254" constituent une espèce de ressort a lames à deux lames et le glissement relatif grâce auquel on réalise l'effet amortisseur peut être réalisé entre elles et en combinaison avec les deux demi-coquilles 251 et 252. Le collier externe du type standard représenté à la figure 3 n'est pas représenté à la figure 4. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 5, le collier 320 est réalisé à l'aide de deux demi-colliers portant des flasques traversées par des dispositifs de serrage. Dans ce cas, on prévoit une tôle mince ondulée unique qui s'étend sur la totalité de l'arc du support Les crêtes des ondulations s'appuient sur les faces internes et externes des demi-coquilles 352 et 351 respectivement, qui, dans ce cas, assurent une fonction d'enveloppe et sont réalisées en segments arqués espacés de façon à autoriser les déformations radiales du support. Les formes de réalisation illustrées sur les figures 6.et 7 sont très voisines et elles se réfèrent a une section radiale du support mais l'orientation de leurs élements constitutifs peut être modifiée pour que les figures représentées correspondent à une section transversale-du support développée en plan. Selon ces modes de réalisation, les demi-coquilles 451, 452 et 551, 552 ne participent pas à la dissipatiôn d'énergie sous forme de travail de friction, mais ont seulement une fonction de maintien des éléments élastiques amortisseurs du support qui sont réalisés par l'accouplement de séparateurs 454 et 554 disposés en quinconces et entre lesquels sont logées les tôles lisses 453 et 553. La flexion des tôles minces lisses 453 et 553 donne de l'élasti- cité au support tandis que le glissement des séparateurs rigides 454, 554 contre les tôles lisses 453, 553 provoque l'absorption de l'énergie vibratoire au cours de la friction. Les séparateurs rigides 454, 554 sont soudés sur leur première rangée (externe) à la demi-coquille externe 451, 551 et sont libres de glisser sur la première tôle mince externe 453'. Les séparateurs 454, 554 de la deuxième rangée (médiane) sont soudés à la face interne de la première tôle lisse (externe) 453' et sont libres de glisser contre la face externe de la deuxième tôle mince 453", 553. Les séparateurs 454, 554 de la rangée la plus interne peuvent librement glisser contre la tôle mince qui leur fait face. Ces separateurs internes sont soudés à la demi-coquille interne 452, 552. Le nombre de strates de séparateurs et de tôles minces lisses peut varier selon les besoins et n'est pas limité au nombre de trois. A la place des barres allonges qui sont représentées sur les figures, les séparateurs pourraient être réalisés par des tourillons qui font saillie individuellement, dans un cas sur des cylindres longitudinaux, dans l'autre cas sur des petits cylindres ou des prismes. Les séparateurs peuvent être creux et/ou élastiquement déformables et il n'est pas nécessaire pour le bon fonctionnement du support élastique amortisseur qu'ils soient fixés par soudure aux demi-coquilles ou aux tôles minces lisses. En effet, leurs positions relatives pourraient être réalisées de différentes façons, par exemple au moyen d'une cage séparatrice participant ou non à la définition des caractéristiques mécaniques du support. Bien entendu, la présente invention n' est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Support élastique amortisseur en particulier pour des tubulures soumises à des charges dynamiques et apte à être inséré entre un collier de support rigide et la paroi d'une tubulure et qui présente une forme annulaire, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments séparateurs (10, 53-54, 153-154, 254-354, 454-554) aptes a dévelop- per des réactions élastiques et, en présence de vibrations, un effet amortisseur. 2.- Support élastique amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux lamelles superposées (53, 54, 153-154) dont au moins l'une (54, 154) présente des protubérances destinées à s'appuyer de façon mobile sur la lamelle contiguë (53, 153). 3.- Support élastique amortisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des bandes ondulées (54, 154), de préférence en tôle mince et des bandes lisses (53, 153), elles aussi de préférence en tôle mince, disposées alternativement les unes sur les autres de façon a former une superposition de strates élastiquement déformables sous l'effet des charges et dans lequel, en fonction des déformations provoquées par lesdites charges, les nervures des bandes ondulées sont susceptibles de glisser sur les bandes contiguës lisses (53, 153) pour provoquer un amortissement de friction. 4.- Support élastique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs bandes de tôles minces (254', 254", 354) ondulées ou pliées en forme de grecque ou de dents de scie et qui prennent appui l'une contre l'autre en face des extrémités ou des traits de base inférieurs et supérieurs desdites grecques ou dents de scie, et sont libres de se déplacer l'une par rapport à l'autre au niveau d'une partie au moins des zones de contact. 5,- Support élastique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bande de préférence en tôle mince ondulée (154, 254, 254", 354) dont les crêtes prennent appui et sont libres de se déplacer au moins en partie sur des segments des bandes lisses (151-152, 251-252, 351-352) dont chacun correspond à une crête de la bande ondulée (154, 254, 254", 354). 6.- Support élastique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des bandes parallèles et superposées (453', 453", 553), de préférence en tôle mince, intercalées avec des éléments en saillie (454, 554) alternés d'une bande à l'autre, et en ce que chaque élément en saillie (454, 554) est soudé ou autrement fixé d'un côté à une des tôles minces contiguës (453', 453", 553) tandis que du côté opposé il est libre de glisser au contact d'une autre tôle mince contiguë (453', 453", 553). 7.- Support selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments en saillie (454, 554) sont rigides. 8.- Support selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments en saillie (454, 554) sont élastiquement déformables. 9.- Support selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les bandes lisses ou ondulées (453', 453", 553) et les éléments en saillie (454, 554) intercalés entre les bandes sont contenus dans une enveloppe formée par deux demi-coquilles (451-452, 551-552) susceptibles de se déplacer l'une par rapport à l'autre sous l'action d'une charge.