Brevet FR2538494A1 — publié le 19840629

APPAREIL A DISQUE DE RUPTURE ENTAILLE. La présente invention concerne un appareil perfec- tionné à disque de rupture entaillé. Habituellement, un tel appareil comprend un ou plusieurs dis&ues de rupture qui sont supportés entre une paire d'éléments de support ou brides qui sont raccordés à une cuve ou système contenant un fluide sous pression, les disques se rompant lorsqu'une pression exagérée du fluide apparaît dans la cuve ou système. La plupart des disques de rupture comprennent des parties formant des rebords plats annulaires pour faciliter leur serrage entre les éléments de support ou brides et des parties formant des dômes centraux concavoconvexes qui se rompent lorsque la pression exagérée du fluide s'exerce sur les disques. Pendant que des disques de rupture classiques sont en service, la pression du fluide s'exerce sur un des côtés des disques et les disques se rompent par traction. Quand oesdisquesde rupture à déformation inverse sont en service, la pression du fluide s'exerce sur le côté convexe des parties formant dôme qui sont ainsi soumises à une compression et, lors de la rupture, les parties formant dôme s'inversent puis se rompent. Les disques de rupture métalliques comportent souvent une ou plusieurs entailles sur une de leurssurfaces habituellement la partie formant dôme, et ces entailles créent des lignes d'affaiblissement dans les disques,-de sorte que lors de la rupture, les disques se déchirent le long des entailles qui délimitent des parties ouvrables par rupture brusquequi restent fixées aux disques par des zones non entaillées agissant comme des charnière lors de la rupture des disques Des exemples de tels disques entaillés sont décrits dans les brevets US no 3005573, 3484817 et 3834580. On a utilisé avec succès le disque de rupture entaillé connu, mais uniquement lorsque la pression du fluide pour laquelle les disques sont conçus n'est pas extrêmement faible ou extrêmement élevée Pour les applications o la pression est extrêmement faible, les matières constituant le disque doivent être extrêmement minces, ce quifait que les disques risquent facilement d'être endommagés,et dans les applications o une pression inverse est créée dans le système que l'on protège, c'est-àdire dans le cas d'un vide, il faut utiliser dles supports spéciaux à dépression pour empêcher leur rupture prématurée. Dans des applications o la pression est extrêmement élevée, les disques de rupture entaillés ne conviennent pas car ils ne sont pas suffisamment solides pour résister à l'arrachement de leurs parties par l'écoulement violent des fluides à travers les disques après la rupture. Selon la présente invention, on a réalisé un disque de rupture entaillé comportant sur une de ses surfaces une ou plusieurs entailles délimitant une ou plusieurs parties- ouvrables par rupture brusque, qui restent fixées au disque précité lors de sa rupture, le disque de rupture précité comprenant au moins deux parties d'épaisseum différentes, la partie d'épaisseur plus faible comprenant la ou les entailles précitées délimitant la ou les parties ouvrables et laissant une ou des zones non entaillées qui agissent conme une ou des charnières entre la ou les parties ouvrables précitées et le restant du disque,lors de la rupture de ce disque, et la partie plus épaisse du disque comprenant les zones non entaillées précitées qui agissent comme des charnières. Un tel appareil peut être utilisé dans les applica- tions o la pression est extrêmement faible sans risquer d'être facilement endommagé et sans exiger d' appareils de support auxiliaires à dépression ainsi que dans des applications o la pression est extrêmement élevée sans qu'il se produise d'arrachement de parties lors de la rupture. On va maintenant décrire la présente invention de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe latérale d'un des modes de réalisation de l'appareil de la présente invention bloqué entre les éléments de support d'entrée et de sortie, la figure 2 est une vue en coupe par II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe latérale similaire à la figure 1, mais montrant l'appareil de la présente invention après sa rupture; les figures 4 et 5 sont des vues en coupe latérale de deux autres modes de réalisation de l'appareil de la présente invention; les figures 6,7,8,9, 10,12 et 14 sont des vues en plan de six autres modes de réalisation de l'appareil de la présente invention; et les figures 11, 13 et 15 sont des vues en coupe par 11-11, 13-13 et 15-15 des figures 10, 12 et 14, respecti- vement. En se référant maintenant spécifiquement aux figures 1-3, on voit que L'appareil illustré 10 est représenté serré entre une paire de brides 12 et 14 de tuyaux, des joints d'étanchéité 16 et 18 étant disposés entre l'appareil et les surfaces d'appui des brides 12 et 14 Les brides 12 et 14 sont serrées contre l'appareil 10 et les joints d'étanchéité 16 et 18 à l'aide de plusieurs goujons 20 qui sont disposés dans des ouvertures complémentaires formées dans les brides 12 et 14-et à l'aide d'écrous 22 vissés sur les goujons 20. La bride d'entrée 12 est raccordée soit directement, soit par un conduit (non représenté) & une cuve ou système contenant un fluide sous pression La bride de sortie 14 peut être laissée ouverte à l'atmosphère oupeut être raccordée de façon étanche à un conduit (non représenté) qui dirige les fluides sous pression libérés à travers l'appareil 10 vers l'air libre ou vers un endroit-de stockage ou de retraitement L'appareil 10 comprend un disque de rupture 24 d'épaisseur sensiblement uniforme et un élément de renfor-t cement 26,également d'épaisseur sensiblement uniforme, fixé rigidement au disque de rupture 24 sur le côté d'entrée Le disque de rupture 24 comprend une partie formant un rebord plat annulaire 28 raccordé à une partie formant un dôme central concavoconvexe 30 dont la surface concave est orientée vers la bride d'entrée 12 Le dôme concavoconvexe comprend une seule entaille continue qui est formée sur sa surface concave et qui délimite une partie 34 ouvrable par rupture brusque et sensiblement circulaire et laisse sur cette surface une zone 36 non entaillée qui agit comme une charnière entre la partie ouvrable 34 et la partie restante du disque 24 lors de la rupture de ce dernier (voir figure 3). L'élément de renforcement 26 comprend une partie formant un rebord annulaire plat 40 ayant les mêmes dimensions et la même forme que le rebord 28 et une partie concavo- convexe 42 raccordée au rebord 40 par une partie de raccor- dement plane 44 Comme on peut mieux le voir sur la figure 2, l'élément de renforcement 26 est orienté par rapport au disque 24 de manière crue la partie de raccordement 44 soit adjacente à la zone non entaillée 36 du disque de rupture 24 et renforce cette zone La partie centrale 42 de l'élément de renforcement 26 comprend une fente curviligne 45 disposée de manière à recouvrir et découvrir la totalité de l'entaille 32 du disque de rupture 24. -La surface convexe de la partie 42 a la même forme que la surface concave de là partie 30 du disque de rupture 24 de sorte que les parties concavoconvexes de l'élément de renforcement et du disque de rupture s'assemblent en s'emboîtant l'une dans 1 ' autre et en étant fixées rigidement l'une à l'autre par une pluralité de points de soudure 46 ou par tout autre moyen de fixation L'appareil 10 comprend ainsi des parties ayant deux épaisseurs, la partie de plus faible épaisseur (le disque de rupture 24) comprenant l'entaille 32 et la partie de plus grande épaisseur (le disque de rupture 24 conjointement avec l'élément de renfor- cement 26) comprenant les zones non entaillées qui agissent comme des charnières. Comme on peut le voir sur la figure 3, pendant que l'appareil 10 est en fonction, lorsque la pression du fluide se trouvant dans la cuve ou système protégé dépasse la pression à laquelle l'appareil 10 est conçu pour se rompre, le disque de rupture 24 se déchire le long de la ligne d'affaiblissement qui y est formée par l'entaille 32 et la force du fluide libéré par la rupture de l'appareil et s'écoulant à travers ce dernier fait fléchir la partie ouvrable 34 du disque de rupture 24 ainsi que la partie centrale 42 de l'élémentde renforcement 26 d la charnière constituée par la partie 36 non entaillée du disque 24 et la partie de raccordement 44 de l'élément de renforcement 26 De ce fait, la partie ouvrable 34 et la partie centrale 42 de cette dernière restent fixées aux rebords plats annulaires du disque 24 et de l'élément de renforcement 26 Comme indiqué précédemment, si une pression inverse est exercée sur l'appareil 10, c'est-à-dire si la pression exercée sur le disque de rupture 24 à travers la bride de sortie 14 est supérieure à la pression exercée sur le disque de rupture 24 et l'élément de renforcement 26 à travers la bride d'entrée 12, il ne se produitpas d'endom- magement de l'appareil 10, endommagement qui comprend l'inversion de l'appareil 10, grâce à la présence de l'élé- ment de renforcement 26 qui s'y trouve. Sur la figure 4, on a représenté une appareil 50 qui est identique à l'appareil 10, sauf que l'élément de renforcement 52 est placé sur le côté de sortie du disque de rupture 54 qui comprend une seule entaille 56 délimitant une partie ouvrable sensiblement circulaire L'élément de renforcement 52 a une configuration identique à celle de l'élément de renforcement 26 de l'appareil 10 et est soudé par points au côté convexe du disque de rupture 54 par une pluralité de points de soudure 58. Sur la figure 5, l'appareil 60 comprend un disque de rupture 62 identique au disque de rupture 24 de l'appareil et comporte une seule entaille 64 délimitant une partie ouvrable sensiblement circulaire Les premier et second éléments de renforcement 66 et 70 sont fixés respectivement par des points de soudure 68 au côté concave et par des points de soudure 72 au côté convexe du disque de rupture 62. Le choix d'une forme particulière de l'appareil de la présente invention illustré sur les figures 1-5 dépend de divers facteurs, comme par exemple la pression de rupture pour laquelle est conçu l'appareil, la nature corrosive éventuelle du fluide souspression, etc Si le fuide sous pression était corrosif, il y aurait lieu d'utiliser l'agen- cement de la figure 4 plutôt que celui illustré sur les figures 1-3 afin de placer l'élément de renforcement horsdu contact du fluide corrosif Dans des applications o une pression extrêmement élevée est utilisée, on utiliserait l'agencement de la figure 5 pour obtenir un renforcement supplémentaire de la charnière Bien que les appareils illustrés sur les figures 1, 2, 4 et 5 aient été décrits comme étant destypesclassiquesd'appareilsà disque de rupture, c'est-à- dire à disque dont la rupture est provoquée par une traction, il va de soi qu'un appareil ayant les mêmes configurations, les mêmes formes et les mêmes dispositions des pièces, peut être conçu et utilisé comme appareil à déformation inverse. Sur la figure 6, on a représenté un appareil 80 qui comprend un disque de rupture 82 comportant une entaille 84 formant dans ce disque une partie ouvrable sensiblement circulaire Un élément de renforcement 86,qui comprend une partie centrale 88 fixée au disque de rupture 82 par une pluralité de points de soudure 90/est prévu La partie centrale 88 de l'élément de renforcement 86 se présente sous la forme d'une croix plutôt que d'être circulaire. Sur la figure 7, on a représenté un appareil 100 qui comprend un disque de rupture 102 et un élément de renforcement 104 comportant une partie centrale 106 La partie centrale de l'élément de renforcement 106 a une forme différente de celle de l'appareil de la figure 6. Sur la figure 8, on a représenté un appareil 110 comprenant un disque de rupture 112 et un élément de renfor- cement 114 qui comportent une partie centrale 116 La partie centrale 116 de l'élément de renforcement 114 a une forme encore différente. Sur la figure 9, on a représenté un appareil 120 qui comprend un disque de rupture 122 et un élément de renforcement 124 comportant une partie centrale 126 Le disque de rupture 122 comprend une seule entaille 128 définissant une partie ouvrable de forme sensiblement rectangulaire La partie centrale 126 de l'élément de ren- forcement 124 a aussi une forme sensiblement rectangulaire. Le choix d'une forme particulière de l'appareil représenté sur les figures 6-9 ou d'autres formes dépend de divers facteurs, comme par exemple le métal particulier dont l'appareil est formé, l'aspect économique de la fabrication, la facilité de fabrication, etc. En se référant maintenant aux figures 10 et 11, on voit que l'appareil 130 représenté diffère de l'appareil des figures 1-9 par le fait qu'il est constitué par un élément d'une seule pièce comprenant deux parties d'épais- seunsdifférenteset non pas pardeux éléments soudés ou fixés l'un à l'autre Un disque de rupture 132 comportant une partie formant un rebord annulaire plat 134 et une partie formant un dôme concavoconvexe central 136 est pourvu d'un évidement 138 dans le Côté concave du dôme 1-36, et les extrémités de l'évidement 138 sont espacées l'une-de l'autre de manière à former une zone qui ne comprend pas d'évidement. Une partie intérieure circulaire est ainsi définie par l'évidement 138 du dôme concavoconvexe 136 et la zone qui n'est pas évidée forme une charnière entre la partie inté- rieure et le rebord annulaire plat 134 du disque Dans le fond de l'évidement 138, est formé une entaille 140 déli- mitant dans le dôme concavoconvexe 136 une partie ouvrable sensiblement circulaire dont les extrémités se terminent près des extrémités de l'évidement 138. En se référant maintenant aux figures 12 -et 13, on voit que l'appareil comprend un seul disque de rupture 152 comportant une partie formant un rebord plat annulaire 154 et une partie formant un dôme concavoconvexe 156 Les évidements 158 qui s'intersectent et les entailles 160 qui s'intersectent forment des croix qui se recouvrent dans le dôme concavoconvexe 156 en délimitant quatre parties. ouvrables sensiblement triangulaires dans ce dôme Le fonctionnement de l'appareil 150 est similaire au fonction- nement de l'appareil 130 sauf que, lors de la rupture, le dôme concavoconvexe 156 de l'appareil 150 se déchire le long des lignes d'affaiblissement créées par les entailles 160 et s'ouvre en quatre pétales triangulaires qui fléchis- sent dans les zones non entaillées et non évidées entre les extrémités extérieures des entailles et des évidements adjacents. L'appareil 180 des figures 14 et 15 comprend un seul disque de rupture 182 comportant une partie formant un rebord plat annulaire 184 et une partie formant un dôme concavoconvexe 186 Les évidements 188 s'intersectant et des entailles 190 s'intersectant délimitent des parties ouvrables sensiblement en forme de demi-lune dans la partie formant dôme 186 Le fonctionnement de l'appareil 180 est similaire au fonctionnement de l'appareil 130, sauf que, lors de la rupture, le dôme concavoconvexe 186 de l'appareil se déchire le long des lignes d'affaiblissement créées par les entailles 190 et s'ouvre sous la forme de pétales en forme de demi-lune qui se courbent à l'endroit des zones non entaillées et non évidées entre les extrémités exté- rieures des évidements et des entailles adjacente. On peut voir que l'appareil à disque de rupture de la présente invention peut être du type classique et peut être plat ou contenir une partie formant un dôme concavo- convexe ou que cet appareil peut être du type à déformation inverse comprenant une partie formant un dôme concavo- convexe L'élément de renforcement peut être formé d'une partie séparée et est fixé rigidement au disque de rupture ou bien la partie de renforcement de l'appareil peut faire partie intégrante de ce disque L'élément ou partie de renforcement de l'appareil peut se trouver soit sur le côté d'entrée, soit sur le côté de sortie, soit sur les deux côtés du disque de rupture de même que l'entaille ou les entailles L'entaille ou les entailles et les évidements de l'appareil peuvent délimiter une ou plusieurs parties ouvrables de diverses formes, par exemple de forme sensi- blement circulaire, sensiblement rectangulaire, sensible- ment triangulaire. REVENDICATIONS 1 A"ppareil à disque de rupture comprenant un disque de rupture entaillé comportant sur une de ses surfaces une ou plusieurs entailles ( 32,89,128, 160,190) délimitant une ou plusieurs parties ( 34) ouvrables par rupture brusque, qui restent fixées au disque lors de sa rupture, caractérisé par le fait que le disque de rupture comprend au moins deux parties d'épaisseurs différentes, la partie ( 24,54,62,84,102,112,122,138,158,188) de plus faible épaisseur comprenant la ou lesdites entailles délimitant la ou lesdites parties ouvrables et laissant une ou des zones-non entaillées ( 44) qui agissent comme une ou des charnières entre la ou lesdites parties ouvrables et le restant ( 26,52,66,70,86,104,114,124,132, 152,182) du disque précité lors de sa rupture et la partie plus épaisse du disque précité comprenant lesdites zones non entaillées qui agissent comme des charnières. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ou les entailles délimitent au moins une partie ouvrable ( 34) sensiblement circulaire. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ou lesdites entailles délimitent au moins une partie ouvrable sensiblement rectangulaire. 4 Appareil selon la revendicationl, caractérisé par le fait que la ou lesdites entailles délimitent au moins une partie ouvrable sensiblement triangulaire. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que le disque de rupture précité comprend deux parties d'épaisseur différentel, la partie de plus faible épaisseur comprenant la ou lesdites entailles et étant constituée d'un disque ( 24, 54,62,84,102,112) d'épaisseur sensiblement uniforme,et la partie plus épaisse étant constituée du disque précité et d'un élément de renfor- cement séparé ( 26,52,66,70,86,104,114) d'épaisseur sensi- blement uniforme fixé à un des côtés du disque précité. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un élément de renforcement supplémentaire ( 70) : i d d'épaisseur sensiblement uniforme est fixé au côté opposé du disque précité. 7 Appareil selon par le fait que le ou les sont soudés par points au 8 Appareil selon ,6 ou 7, caractérisé par renforcement ou au moins u: comporte une fente ( 45) des entailles ( 32) formées 9 Appareil selon 1 à 4, caractérisé par le précité ( 132,152,182) est la revendication 5 ou 6, caractérisé éléments de renforcement précités disque précité. l'une quelconque des revendications le fait que ledit élément de - n desdits éléments de renforcement recouvrant la totalité de la ou dans le disque de rupture précité. l'une quelconque des revendications fait que le disque de rupture formé d'un élément d'une seule pièce qui comprend deux parties d'épaisseurs différentes, -la partie plus épaisse étant constituée par un disque d'épais- seur sensiblement uniforme et la partie d'épaisseur plus faible étant formée par un ou plusieurs évidements ( 138,158, 188) formes dans le disque précité et comprenant une ou plusieurs entailles qui y sont formées. 10 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le disque comprend un rebord annulaire ( 28) destiné à être serré entre les éléments de support ainsi qu'une partie formant un dôme central concavoconvexe ( 30) o sont formées la ou lesdites entailles.