Brevet FR2567643A1 — publié le 19860117

Procédé et dispositif d'essai d'une soupage de sûreté h commande pilote La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif d'essai d'une soupape de sûreté à commande pilote utilisée pour limiter la pression d'un fluide dans un circuit ou une capacité, notamment dans un cir- cuit d'eau de réacteur nucléaire. Sur certains circuits canalisant un fluide sous pression, on mon- te des soupapes de sûreté pour limiter la pression du fluide à une valeur prédéterminée. Une soupape de sûreté comporte, dans un corps pourvu d'une cavité susceptible de canaliser le fluide entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie, un clapet qui coopère avec un siège pour ouvrir ou fer- mer ladite cavité. Le clapet s'applique normalement contre le siège. On utilise des soupapes tarées dans lesquelles le clapet est ap- pliqué contre le siège sous l'action d'un ressort taré. On utilise aussi des soupapes à commande pilote dans lesquelles le mouvement du clapet est contr8ôlé par un dispositif de pilotage. Sur certains circuits tels que les circuits d'eau radio-actifs de réacteurs nucléaires, on cherche à obtenir une grande sûreté de fonctionne- ment des soupapes de sûreté. Il est nécessaire de tester régulièrement les soupapes de sûreté utilisées sur ces circuits et on utilise à cet effet des bancs d'essais. Par exemple, le FR-2.524.603 décrit un banc d'essai sur lequel la soupape est montée comportant d'une part un organe pousseur pour déplacer le clapet en contrariant l'action du ressort taré et d'autre part un capteur de dépla- cement du clapet et un capteur de mesure de l'effort appliqué au clapet, les signaux fournis par ces capteurs étant envoyés à un appareil d'enregis- trement. On peut ainsi obtenir, pour des vitesses différentes, les courbes significatives de la réponse du ressort taré. La présente invention a pour but de fournir un procédé et un dis- positif d'essai d'une soupape à commande pilote permettant de tester la sou- pape et son pilote en évitant-de mettre en pression la capacité protégée et en évitant le' démontage et la décharge du fluide de la capacité. Pendant l'essai, la capacité protégée par la soupape reste sous pression mais à une pression inférieure à la pression de service. Le procédé et le dispositif selon l'invention s'appliquent d'une part à une soupape de sûreté constituée par un corps pourvu d'une tubulure d'admission branchée à une capacité de fluide sous pression et d'une tubulu- re d'échappement, par un clapet coopérant avec un siège pour contrôler le débit de fluide entre lesdites tubulures, par un vérin de commande consti- tué par un piston relié au clapet et coulissant dans un cylindre en formant deux chambres dont l'une, active, est alimentée en fluide, et d'autre part à un appareil de pilotage de la soupape comprenant un vérin de détection de pression dont le piston est soumis à la pression du fluide et à un ressort de tarage agissant à l'encontre de la force développée par ladite pression et un mécanisme hydraulique pourvu de deux robinets dont les obturateurs sont déplacés par l'intermédiaire d'une tringle de manoeuvre portant un dis- que déplacée par ledit piston et qui contrôlent, l'un la pression de fluide dans le vérin de commande et le vérin de détection de pression et l'autre la mise en décharge du vérin de commande. Le procédé est caractérisé par le fait qu'il consiste à exercer un effort constant de traction sur la tringle de manoeuvre des robinets pour la déplacer en contrariant l'action du ressort, à mesurer l'effort sur la tringle et le déplacement de ladite tringle et à déterminer le seuil d'effort correspondant à la fermeture de l'un des robinets et à enregis- trer, en fonction du temps, les courbes de déplacement et d'effort. Selon une caractéristique, le procédé consiste à obturer la tubu- lure d'échappement de la soupape et à mettre sous pression le vérin de dé- tection en même temps que l'on exerce l'effort constant de traction sur la tringle, à mesurer la dépression dans la chambre c8té tige du vérin de com- mande du clapet. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un vérin montable sur le pilote pour appliquer un effort sur la tringle de manoeuvre du mécanisme hydraulique en contrariant l'action du ressort de tarage et un capteur de mesure de l'effort appliqué à la tringle par le vérin et un capteur de mesure du déplacement de la tringle de manoeu- vre et des moyens d'enregistrement des signaux fournis par lesdits cap- teurs. Selon une caractéristique, le dispositif comporte des moyens d'ob- turation de la tubulure d'échappement et un appareil de mesure de pression se montant sur la soupape pour mesurer la pression dans la chambre inactive située du côté de la tige de commande du clapet. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un étrier de liaison de la tringle de manoeuvre et d'une tige de commande déplacée par le piston du vérin de détection de pression. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexes. La figure unique est un schéma d'ensemble représentant la soupape à commande pilote et le dispositif d'essai. Le procédé et le dispositif selon l'invention s'appliquent à une soupape de sûreté 2 qui limite la pression d'un fluide canalisé ou contenu par un circuit ou une capacité 1. La soupape comporte un corps inférieur 24 qui présente une tubulu- re d'admission 241 et une tubulure d'échappement 242 formant respectivement l'orifice d'admission et l'orifice d'échappement. La tubulure d'admission est branchée par une tuyauterie 11 à la capacité 1. Dans la cavité formée par le corps est logé un clapet 21 qui coopère avec un siège 22 pour contrô- ler le débit du fluide de l'orifice d'admission h l'orifice d'échappement. En fonctionnement normal, le clapet 21 est appliqué contre le siège 22 et il est alors soumis à la pression du fluide arrivant dans l'orifice d'admis- sion. La soupape comporte un organe de commande du clapet qui est du type vérin et est logé dans le corps supérieur 26. Cet organe de commande est constitué par un piston 25 qui est relié au clapet 21 par une tige 27 et qui coulisse avec étanchéité dans un cylindre formé dans le corps supé- rieur 26, La tige 27 coulisse avec étanchéité dans le corps de soupape. Le piston 25 et son cylindre 26 forment une chambre active, côté fond, 28 et une chambre inactive, côté tige, 29. La mise en pression de la chambre côté fond 28 tend à appliquer le clapet 21 contre son siège 22. La soupape de streté -est associée à un appareil de pilotage com- prenant un dispositif de détection de pression 4 et un mécanisme hydrauli- que 3. Le dispositif de détection de pression 4 est constitué par un vérin dont le piston 43 coulisse dans un cylindre 44 et déplace une tige de commande 41. L'ensemble piston 43-tige 41 est déplacé sous l'effet de la pression du fluide qui alimente la chambre côté fond 46 et d'un ressort de tarage 42 qui agit à l'encontre de la force due à la pression du fluide. Le mécanisme hydraulique 3 comporte deux robinets 31 et 32 logés dans un corps 34. Ces robinets sont constitués par des obturateurs 311 et 321 qui sont solidaires de tiges 312 et 322 servant au guidage et à la com- mande et qui sont soumis par ailleurs à des ressorts tarés 313 et 323. Les tiges des obturateurs sont disposées coaxialement et en opposition et leurs extrémités débordent dans un logement du corps. Les tiges des obturateurs peuvent être déplacées par une tringle de manoeuvre 33 portant un disque 331 qui s'étend entre les extrémités des tiges 312 et 322. La tringle cou- lisse dans le corps de manière que son déplacement dans un sens, à partir de la position neutre, ouvre un des robinets et ferme l'autre et vice- versa. La tige de commande 41 et la tringle de manoeuvre 33 sont coaxia- les et s'appuient l'une contre l'autre par leurs extrémités, la tringle 33 étant repoussée par un ressort. La chambre 46 est connectée à la capacité 1 par une tuyauterie 61 avec un réservoir relais 62. Le robinet 31 est raccordé par une canalisa- tion 63 à la canalisation 61 et par une canalisation 64 à la chambre 28. Le robinet 32 est raccordé par un conduit 35 et la tuyauterie 64 à la chambre inactive 28 et par une tuyauterie 65 au réservoir de décharge 66. Le fonctionnement de la soupape à commande pilote est le sui- vant: tant que la pression dans la capacité 1 n'excède pas une valeur pré- déterminée, le piston 43, la tige de commande 41 et la tringle de manoeuvre 33 sont en position haute et le robinet 31 reste ouvert. Le fluide sous pression agit alors sur le piston 25 pour fermer le passage entre le clapet 21 et le siège 22. Du fait que le robinet 32 est alors fermé il ne peut y avoir de fuite vers la décharge. Lorsque la pression dans la capacité 1 aug- mente, le robinet 31 se ferme et le robinet 32 s'ouvre. De ce fait, la cham- bre 28 est mise à la décharge et le clapet 21, sous l'effet de la pression, se soulève. Du fait que le robinet 31 est fermé, la chambre 46 reste sous pression. Sous l'effet d'une chute de pression dans la capacité 1, le pis- ton 43, la tige 41 et la tringle 33 remontent ce qui provoque la fermeture du robinet 32 et l'ouverture du robinet 31. Le dispositif comporte un banc d'essai 7 pourvu d'un vérin 71 dont la tige peut être attelée à la tringle 33. Ce vérin est destiné à ap- pliquer un effort sur la tringle 33 en contrariant l'action du ressort de tarage 42. Le banc comprend par ailleurs un capteur 72 de mesure de l'ef- fort appliqué à la tringle 33 par le vérin et un capteur 73 de mesure du dé- placement de la tringle 33. Il comporte par ailleurs des moyens d'enregis- trement 74 (table traçante ou écran) des signaux fournis par les capteurs 72 et 73. Des équipements électriques 75 et électro-hydrauliques 76 complè- tent le banc d'essai. Le capteur de mesure d'effort 72 est monté entre la tringle 33 et la tige de vérin. Un étrier 8 à limiteur d'effort intégré as- sure la liaison de la tige 41 et de la tringle 33 de manière à permettre la traction de la tige 41 par le vérin 71. Le dispositif est complété par une tape d'obturation 91 qui per- met de fermer la tubulure d'échappement 242 de la soupape et par un appa- reil de mesure de pression absolue 92 (déprimogène) qui est branché sur la chambre inactive 29 située du côté de la tige de commande du clapet. Le procédé suivant l'invention est le suivant Tout d'abord, on dépressurise le circuit de la capacité 1, la sou- pape 2 et son appareil de pilotage restant en position. On solidarise la tige de commande 41 et la tringle de manoeuvre 33 au moyen de l'étrier 8. Le banc d'essai est mis en place, la tige du vérin étant attelée à la trin- gle de manoeuvre 33. On exerce à l'aide du vérin 71 un effort progressif de traction sur la tringle 33 pour la déplacer en contrariant l'action du ressort taré 42. L'ensemble constitué par la tige 41 et la tringle 33 est déplacé vers le bas en comprimant le ressort de tarage 42. On mesure à l'aide du capteur 72 l'effort exercé sur le ressort de tarage et on mesure le déplacement de la tringle 33, de la tige 41 et du ressort 42. - L'effort exercé est progressif ce qui amène, par déplacement de la tringle 33, la fermeture du robinet 31 puis l'ouverture du robinet 32. On enregistre, en fonction du temps, la courbe de déplacement et la courbe d'effort sur toute la course de la tringle 33. On peut alors connattre le seuil d'effort correspondant à la fer- meture du robinet 31 et enregistrer les deux courbes significatives de la raideur du ressort de tarage 42. On obture ensuite la tubulure d'échappement 242 à l'aide de la tape d'obturation 91 et on branche l'appareil de mesure de pression absolue 92 sur la chambre 29. On exerce, à l'aide du vérin 71, un effort sur la tringle 33 à un niveau correspondant à la pression déterminant la fermeture du robinet 31 (pression mesurée précédemment). On met la capacité 1 sous une pression inférieure à la pression de service (10 bars environ). L'effort de poussée dû à la pression du flui- de sur le piston 43 s'ajoute à l'effort constant donné par le vérin 71. Celui-ci continue à exercer un effort constant lors de la descente de l'en- semble tige 41-tringle 33 et ce jusqu'à l'ouverture du robinet 32. L'ouverture du robinet 32 met en communication de décharge la chambre 28 du vérin de commande de la soupape qui était alors alimentée en pression à partir de la capacité 1. Cette mise à la décharge de la chambre 28 provoque la montée du clapet 21. L'orifice d'échappement étant bouché par la tape d'obturation 91, le clapet 21 reçoit toujours un effort vers le haut égal au produit de la section de la tige 27 par la pression du fluide contenu dans la capacité 1 alors que la chambre hydraulique 28 se vide par la décharge. L'appareil de mesure 92 enregistre alors une dépression pro- gressive. La pression dans la capacité 1 est très inférieure à la pression de fonctionnement normal de la capacité et elle est déterminée en fonction des sections droites de la tige 27 et de la chambre 46. La valeur de dépression obtenue est indicative de la course du clapet dans le sens de l'ouverture. On contrôle ainsi la course du clapet 21 à l'ouverture sans décharge de la soupape (obturée) par l'action combi- née de la pression du fluide de la capacité 1 et de l'effort constant du vé- rin 71. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'in- vention, imaginer des variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Procédé d'essai d'une part d'une soupape de sûreté (2) consti- tuée par un corps (24) pourvu d'une tubulure d'admission (241) branchée sur une capacité (1) contenant un fluide et d'une tubulure d'échappement (242), par un clapet (21) coopérant avec un siège (22) pour contrôler le débit de fluide entre lesdites tubulures (241, 242), par un vérin de commande consti- tué par un piston (25) relié au clapet (21) et coulissant dans un cylindre (26) en formant deux chambres (28, 29) dont l'une, active, est alimentée par ledit fluide et d'autre part d'un appareil (3-4) de pilotage de la sou- pape comprenant un vérin (43, 44) de détection de pression dont le piston (43) est soumis à la pression du fluide de la capacité et à un ressort de tarage (42) agissant à l'encontre de la force due à ladite pression et un mécanisme hydraulique (3) pourvu de deux robinets (31 et 32) dont les obtu- rateurs (311, 321) sont déplacés par l'intermédiaire d'une tringle de ma- noeuvre (33) portant un disque déplacée par ledit piston (43) et qui contrô- lent l'un la pression de fluide dans le vérin de commande (25, 26) et le vé- rin (43, 44) de détection de pression et l'autre la mise en décharge du vé- rin de commande (25, 26), caractérisé par le fait qu'il consiste à exercer un effort progressif de traction sur la tringle de manoeuvre (33) pour la déplacer en contrariant l'action du ressort taré (42), à mesurer l'effort exercé sur la tringle et le déplacement de ladite tringle et à déterminer le seuil d'effort corres- pondant à la fermeture de l'un des robinets et à enregistrer, en fonction du temps, la courbe de déplacement et la courbe d'effort. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à obturer la tubulure d'échappement (242) de la soupape (2) et à mettre sous pression le vérin de détection (43, 44) en même temps que l'on exerce l'effort constant de traction sur la tringle (33), à mesurer la dépression dans la chambre (29) située du côté de la tige du vérin de commande (25, 26) du clapet (21). 3 - Dispositif d'essai d'une part d'une soupape de sûreté (2) constituée par un corps (24) pourvu d'une tubulure d'admission (241) bran- chée sur une capacité (1) contenant un fluide et une tubulure d'échappement (242), par un clapet (21) coopérant avec un siège (22) pour contrôler le dé- bit de fluide entre lesdites tubulures (241, 242), par un vérin de commande constitué par un piston (25) relié au clapet (21) et coulissant dans un cy- lindre (26) en formant deux chambres (28, 29) dont l'une, active, est ali- mentée en fluide et d'autre part d'un appareil (3-4) de pilotage de la sou- pape (2) comprenant un vérin (43, 44) de détection de pression dont le pis- ton (43) est soumis à la pression du fluide et à un ressort de tarage (42) agissant à l'encontre de la force due à ladite pression et un mécanisme hy- draulique (3) pourvu de deux robinets (31, 32) dont les obturateurs (311, 321) sont déplacés par l'intermédiaire d'une tringle de manoeuvre (33) déplacée par ledit piston (43) et qui contrôlent l'un la pression de fluide dans le vérin de commande (25, 26) et le vérin (43, 44) de détection de pression et l'autre la mise en décharge du vérin de commande (25, 26), caractérisé par le fait qu'il comporte un vérin (71) montabie sur le pilote pour appliquer un effort de traction sur la tringle (33) de manoeuvre du mé- canisme hydraulique (3) en contrariant l'action du ressort taré (42), un capteur (72) de mesure de l'effort appliqué à la tringle par le vérin (71) et un capteur (73) de mesure du déplacement de la tringle (33) et des moyens d'enregistrement (74) des signaux fournis par lesdits capteurs (72, 73). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'obturation (91) de la tubulure d'échappement (242) et un appareil de mesure (92) de pression se montant sur la soupape pour mesurer la pression dans la chambre inactive (29) située du côté de la tige de commande du clapet (21). 5.- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un étrier (8) de liaison de la trin- gle de manoeuvre (33) et d'une tige de commande (41) déplacée par le piston (43) du vérin de détection de pression. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'étrier (8) comporte un limiteur d'effort.