Brevet FR2563607A1 — publié le 19851031

Dispositif de support anti-vibratoire d'une tuyauterie dont l'épaisseur est faible par rapport au diamètre. L'invention concerne un dispositif de support anti-vibratoire d'une tuyauterie dont l'épaisseur est faible par rapport au diamètre. Dans les réacteurs nucléaires à neutrons rapides, la chaleur pro- duite par le coeur du réacteur est généralement transportée vers les généra- teurs de vapeur par du sodium liquide circulant dans le circuit secondaire du réacteur. Ce sodium est à une température élevée de l'ordre de 500 , cette température étant susceptible de connattre des variations relative- ment importantes pendant le fonctionnement du réacteur. Le sodium du cir- cuit secondaire est à une pression faible de l'ordre de quelques bars et circule dans des tuyauteries de grand diamètre dont l'épaisseur est relati- vement faible par rapport au diamètre. Ces tuyauteries ont par exemple des diamètres supérieurs à un mètre alors que leur épaisseur n'est que-de quel- ques millimètres et au maximum de vingt millimètres. Ceci permet de dimi- nuer la masse d'acier inoxydable nécessaire pour la fabrication du circuit secondaire qui renferme du sodium dont la surpression par rapport à la pres- sion atmosphérique est faible et de réduire les contraintes d'origine ther- mique. Les principales contraintes subies par les tuyauteries du circuit secondaire proviennent des chocs thermiques qui peuvent être importants lors de variations rapides de température du sodium liquide, des vibrations dans le circuit secondaire pendant le fonctionnement du réacteur ou même, dans le cas de séismes, de sollicitations cycliques de grande amplitude. De telles tuyauteries de grand diamètre et de faible épaisseur ont une faible résistance à l'écrasement et peuvent connattre des varia- tions de diamètre importantes résultant des variations de température du so- dium qu'elles transportent. Les vibrations ou autres sollicitations cycli- ques subies par ces tuyauteries peuvent entratner, en particulier au niveau des points d'ancrage sur l'installation, des dégradations plus ou moins im- portantes de la tuyauterie et même une destruction de celle-ci. Il en résulte que le supportage de telles tuyauteries dans une centrale nucléaire pose un problème technique difficile à résoudre. On a proposé dans la demande de brevet 84-01184 du 26 janvier 1984 déposée par la Société NOVATOME un dispositif de supportage comportant un collier rigide entourant la tuyauterie en ménageant un espace annulaire autour de celle-ci et des secteurs annulaires élastiques et déformables in- tercalés entre le collier et la surface extérieure de la tuyauterie. Ce dis- positif permet un maintien efficace de la tuyauterie tout en lui permettant de se dilater sans induire de contraintes élevées dans sa paroi. Cependant, un tel dispositif ne permet pas d'absorber les vibrations ou autres contraintes cycliques qui sont transmises sansatténuation par les secteurs annulaires élastiques. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de sup- port anti-vibratoire d'une tuyauterie dont l'épaisseur est faible par rap- port au diamètre et dont la température en service est élevée, comportant un collier entourant la tuyauterie de façon à ménager un espace annulaire autour de celle-ci fixé sur l'installation dans laquelle est montée la tuyauterie et un élément déformable et élastique de forme annulaire interca- lé entre le collier et la tuyauterie, dispositif de support qui permette non seulement de maintenir efficacement la tuyauterie tout en lui permet- tant de se dilater sans induire de contraintes excessives dans sa paroi mais encore d'absorber les vibrations ou contraintes cycliques qui peuvent être transmises à la tuyauterie. Dans ce but: - le collier est constitué par au moins deux secteurs annulaires rigides disposés dans le prolongement l'un de l'autre avec un intervalle entre eux, portant à l'une au moins de leurs extrémités des pièces d'articulation com- plémentaire de pièces portées par le secteur suivant pour constituer une ar- ticulation d'axe parallèle à l'axe commun à la tuyauterie et au collier, au moins deux secteurs successifs étant reliés entre eux à l'une de leurs ex- trémités par un moyen de jonction élastique permettant de fermer le col- lier, - - et l'élément déformable annulaire intercalé entre le collier et la tuyau- terie est constitué par au moins deux secteurs annulaires déformables suc- cessifs comportant chacun, à l'intérieur d'un bottier de maintien fixé sur un secteur du collier et comportant une paroi intérieure d'appui cylindri- que de même diamètre que la tuyauterie, une pluralité de coussins parallèlé- pipèdiques en fils d'acier inoxydable tricotés, intercalés entre la surface cylindrique intérieure du collier et la paroi intérieure d'appui du bot- tier,. le moyen de jonction élastique du collier permettant d'exercer des forces de direction radiale sur les secteurs annulaires déformables pour ieur mise en compression entre le collier et la tuyauterie. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décri- re, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réali- sation d'un dispositif de support anti-vibratoire suivant l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'une tuyau- terie et d'un dispositif de support suivant l'invention et suivant un pre- mier mode de réalisation. La figure 2 représente une vue suivant A de la figure 1. La figure 3 est un diagramme de charge de l'élément élastique dé- formable du dispositif de support représenté aux figures 1 et 2. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de support suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation. La figure 5 est une vue suivant B de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de support suivant l'invention et suivant un troisième mode de réalisation. La figure 7 est une vue suivant C de la figure 6. Sur les figures 1 et 2, suivant un premier mode de réalisation, on voit une tuyauterie 1 de transport de sodium liquide dans le circuit se- condaire d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides. Cette tuyauterie de faible épaisseur et de grand diamètre est fixée sur la structure du réac- teur par l'intermédiaire d'un collier 2 et d'une double patte de suspension 3 soudée sur le collier 2. Le collier 2 est constitué de trois secteurs annulaires rigides 2a, 2b et 2c. Ces secteurs annulaires sont disposés les uns à la suite des autres autour de la tuyauterie 1 et coaxialement à celle-ci. Des interval- les 4 sont ménagés entre les extrémités adjacentes de deux secteurs succes- sifs. Le secteur annulaire 2a porte à ses deux extrémités des pattes 5a sou- dées sur sa surface extérieure et placées dans un plan radial. Ces pattes a sont percées d'une ouverture circulaire de direction axiale. Les sec- teurs 2b et 2c portent à leurs extrémités disposées en vis-à-vis des extré- mités du secteur 2a correspondant des pattes 5b et 5c décalées axialement par rapport aux pattes 5a correspondantes. Les pattes 5b et 5c comportent des ouvertures, chaque ouverture étant alignée axialement avec l'ouverture de la patte 5a correspondante, de façon qu'un axe commun 6 puisse être enga- gé dans les ouvertures en vis-à-vis des deux pattes correspondantes et fixé grâce à une goupille 7. On réalise ainsi l'articulation des secteurs rigi- des 2a, 2b et 2c, les uns par rapport aux autres, avec un axe d'articula- tion parallèle à l'axe commun à la tuyauterie 1 et au collier 2. Les extrémités des secteurs 2b et 2c qui ne sont pas reliées aux secteurs 2a portent des pattes soudées 8b et 8c respectivement percées de deux jeux d'ouvertures alignées dans une direction tangentielle par rapport au collier 2. Deux ensembles identiques constitués chacun par une vis 10, un écrou 11 et un ensemble de rondelles Belleville 12 permettent de relier les deux pattes 8c et 8b et de réaliser une jonction élastique entre les secteurs 2b et 2c du collier 2. Le dispositif de support comporte également un élément déformable annulaire constitué par trois secteurs annulaires 14a, 14b et 14c disposés chacun entre la surface intérieure d'un secteur rigide du collier 2 (2a, 2b ou 2c) et la surface extérieure de la tuyauterie 1. I0 Chacun des secteurs annulaires 14 est constitué par un bottier en t8ôle mince 15 accroché à chacune de ses extrémités longitudinales sur le secteur rigide du collier 2 correspondant et un ensemble de coussins paral- lèlépipédiques 18 en fils d'acier inoxydable austénitique tricotés. Le bot- tier 15 comporte une paroi cylindrique 17 ayant un diamètre égal au diamé- tre extérieur de la tuyauterie 1 et deux faces latérales annulaires 16 dé- coupées suivant leur bord périphérique pour constituer des pattes d'accro- chage 20 du secteur déformable 14 sur le secteur rigide correspondant du collier 2. Lorsque le bottier 15 est accroché sur le secteur du collier 2 correspondant, la surface cylindrique 17 est coaxiale à la tuyauterie 1. Les coussins parallèlépipèdiques 18 sont intercalés les uns à la suite des autres suivant la périphérie de la tuyauterie 1, entre la surface intérieure du collier 2 et la surface intérieure de la paroi 17 du boitier 15. Chacun des coussins parallèlépipèdiques 18 et les boitiers 15 ont une longueur, dans la direction axiale de la tuyauterie 1, sensiblement égale à la longueur du collier 2. Les coussins 18 sont constitués par un fil en acier inoxydable austénitique à 18 % de chrome et 8 % de nickel qui a été tricoté et compri- mé pour constituer une masse élastique mais relativement compacte. De tels coussins sont fabriqués et commercialisés par la Société VIBRACHOC. Pour la mise en place du dispositif de support sur la tuyauterie 1, après accrochage des secteurs annulaires déformables 14 sur les secteurs rigides correspondants du collier 2 et mise en place de ce collier 2 autour de la tuyauterie, on effectue le serrage de l'ensemble autour de la tuyaute- rie en vissant les écrous Il des vis 10. On exerce ainsi des forces radia- les sur les éléments déformables 14, ces forces radiales étant transmises par les secteurs du collier 2 aux coussins 18 et par ceux-ci à la paroi 17 du boitier 15 qui vient en appui sur la surface extérieure de la tuyauterie 1. Les coussins 18 sont alors comprimés entre le collier 2 et la tuyauterie 1. Avant l'arrivée du sodium dans la tuyauterie 1, on peut mettre celle-ci à sa température de service grâce à des cordons de préchauffage électrique 21 placés dans la direction axiale au contact de la surface exté- rieure de la tuyauterie 1, entre les secteurs annulaires déformables succes- sifs 2a et 2b et 2a et 2c respectivement. En outre un cordon de détection du sodium 24 est placé en point bas dans l'intervalle 4. La dilatation de la tuyauterie 1 est absorbée par la déformation des coussins 18 qui sont comprimés entre la tuyauterie 1 et le collier 2, la dilatation radiale de la tuyauterie 1 étant transmise par les parois cy- lindriques 17 du boitier 14. Sur la figure 3 on voit un diagramme dans lequel la force radiale exercée sur les coussins 18 a été portée en ordonnée et en coordonnées loga- rithmiques et o la déformation correspondante de ces coussins en compres- sion radiale a été portée en abscisse, dans le cas d'une tuyauterie et d'un dispositif de support tel que représentés aux figures 1 et 2, la tuyauterie ayant un diamètre de 0,90 mètre et les coussins 18 une épaisseur de 0,045 mètre. Sur le diagramme de la figure 3, la charge radiale est donnée en décaNewtons et la flèche correspondante en 10-3 mètres. On a représenté par un trait élargi sur la courbe donnant la charge en fonction de la flèche des coussins, la zone de charge utilisée pour la tuyauterie en service, c'est-à-dire après serrage du dispositif de support et mise en température de la tuyauterie 1. Cette zone de charge correspond à la zone de transition de la courbe à partir de laquelle la flèche ou déformation des coussins aug- mente peu avec la charge. Le dispositif est alors susceptible de maintenir efficacement la tuyauterie, une augmentation importante de la charge se tra- duisant par une déformation faible de l'élément déformable de support. A ce niveau de charge, la capacité d'amortissement des coussins 14 est également très forte, si bien que les vibrations ou les contraintes cycliques de grande amplitude qui pourraient être transmises entre l'instal- lation et la tuyauterie sont absorbées en grande partie par les éléments dé- formables intercalés entre le collier 2 et la tuyauterie 1. Cette absorp- tion d'énergie est produite par le frottement du fil inoxydable sur luimême dans la structure tricotée comprimée. Le coefficient de frottement de l'acier inoxydable austénitique sur lui-même est en effet élevé et l'absorp- tion d'énergie à ces niveaux de contraintes est elle-même très forte. Les contraintes transmises à la paroi de la tuyauterie I pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, soit sous l'effet des vibrations, de sollicitations externes telles que celles accompagnant un séisme ou de dilatations lors de variations de la température du sodium transporté res- tent dans des limites acceptables, les coussins déformables 18 absorbant la compression axiale dans la zone de charge sans augmenter la charge radiale de façon excessive tout en amortissant de façon très efficace les sollicita- tions cycliques par frottement. Sur les figures 4 et 5, on a représenté un second mode de réalisa- tion du dispositif de support suivant l'invention, les éléments correspon- dants sur les figures 4 et 5 d'une part et 1 et 2 d'autre part portant les mêmes repères. Dans ce mode de réalisation, quatre secteurs annulaires déforma- bles 25 sont disposés les uns à la suite des autres avec des intervalles 26 les séparant, sous chacun des secteurs rigides 2a, 2b et 2c du collier 2. Chacun de ces secteurs annulaires 25 comporte une paroi cylindrique 27 de même diamètre que la tuyauterie 1 venant en contact d'appui avec celle-ci lors du serrage du collier 2 grâce à l'ensemble de jonction élastique io, 11, 12. Ces secteurs annulaires 25 sont accrochés comme précédemment par des pattes 30 repliées vers l'intérieur, aux secteurs correspondants du col- lier 2. Dans chacun des intervalles 26 entre deux secteurs annulaires suc- cessifs 25 sont disposés deux taquets 32 et 33 soudés sur la surface exté- rieure de la tuyauterie 1 dans la direction axiale. Entre les taquets 32 et 33 est ménagé un espace 34 à l'intérieur duquel on vient disposer un pion introduit dans une ouverture traversant le collier 2 sur toute son épais- seur. Une disposition semblable pour les douze ensembles de taquets 32 et 33 permet de fixer axialement le dispositif de support par rapport à la tuyauterie 1. On évite ainsi tout déplacement de la tuyauterie par glisse- ment à l'intérieur de son dispositif de support. Un tel dispositif de blocage axial est particulièrement souhaita- ble-pour une tuyauterie 1 de direction verticale. Une telle tuyauterie verticale a été représentée sur les figures 6 et 7 qui montrent un troisième mode de réalisation du dispositif; les éléments correspondant à ceux qui ont été décrits en se référant aux figu- res 1 et 2 et 4 et 5 portent les mêmes repères sur les figures 6 et 7. La tuyauterie 1 verticale est disposée à l'intérieur d'un collier 2 dont chacun des trois secteurs 2a, 2b et 2c porte un ensemble de deux pat- tes de fixation 40. Les secteurs rigides 2b et 2c du collier 2 sont, comme précédemment, articulés autour d'axes de direction axiale 6 sur le secteur 2a et sont reliés à leurs autres extrémités par un ensemble de jonction élastique 10, 11, 12 qui permet de comprimer les secteurs annulaires défor- mables 45 entre le collier 2 et la tuyauterie 1. Comme il est visible sur la figure 7, les secteurs rigides du col- lier 2 comportent deux rebords latéraux 41 et 42 de forme annulaire sur tou- te leur longueur. Les secteurs rigides du collier 2 comportant les rebords latéraux 41 et 42 ménagent ainsi un espace annulaire 48 entre leur surface intérieure et la surface extérieure de la tuyauterie 1. Les extrémités des rebords 41 et 42 ménagent un jeu entre leur extrémité et la surface exté- rieure de la tuyauterie 1, si bien que l'espace annulaire 48 n'est pas en- tièrement fermé. A l'intérieur de l'espace 48 sont disposés les secteurs annulai- res déformables 45 comportant, comme précédemment, un boitier 46 accroché à ses extrémités sur le collier 2 par des pattes 50 rabattues vers l'inté- rieur. A l'intérieur de chacun des boitiers 46 sont juxtaposés des coussins parallèlépipèdiques en fils d'acier inoxydable tricotés. Sous chacun des secteurs rigides 2a, 2b, 2c du collier 2 sont dis- posés quatre secteurs annulaires déformables 45 séparés par des intervalles 52. A l'intérieur de chacun des intervalles 52 est fixée, suivant la direc- tion axiale de l'espace 48, un taquet 53 soudé sur la surface externe de la tuyauterie 1. Le taquet 53 a une longueur un peu inférieure à la dimension dans la direction axiale de l'espace annulaire 48. On obtient ainsi un main- tien axial du dispositif de support vis-à-vis de la tuyauterie, par les re- bords 41 et 42 des secteurs du collier 2 placés de part et d'autre des ex- trémités du taquet 53. Cette disposition est particulièrement utile dans le cas d'une tuyauterie d'axe vertical comme représenté sur la figure 7. On voit que les principaux avantages du dispositif suivant l'in- vention sont de permettre une fixation efficace de la tuyauterie tout en au- torisant des dilatations radiales de celle-ci. En outre, le dispositif de support suivant l'invention permet d'absorber les vibrations ou autres sol- licitations cycliques auxquelles est soumise la tuyauterie pendant le fonc- tionnement du réacteur ou en cas de séisme. Enfin, dans des modes de réalisation particuliers, on peut réali- ser une fixation axiale de la tuyauterie par rapport à son support. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits; elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut utiliser des secteurs annulaires déforma- bles en un nombre différent de ce qui a été décrit dans les exemples de réa- lisation. On peut également imaginer un mode de jonction élastique des sec- teurs rigides du collier différent de celui qui a été décrit. Le collier peut également servir pour la fixation ou la suspen- sion de la tuyauterie sur les structures du réacteur d'une façon différente de celles qui ont été décrites. L'accrochage des boitiers des secteurs annulaires sur le collier peut se faire d'une façon différente de celle qui a été décrite o cet ac- crochage était assuré par un simple rabattement des rebords des parois laté- rales du boitier. Enfin, le dispositif de support suivant l'invention peut être uti- lisé non seulement dans le cas des tuyauteries du circuit secondaire d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides mais encore dans tous les cas o l'on veut assurer un supportage anti-vibratoire d'une tuyauterie de gros diamè- tre à paroi mince destinée au transport d'un fluide à température élevée. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de support anti-vibratoire d'une tuyauterie (1) dont l'épaisseur est faible par rapport au diamètre et dont la température en service est élevée, comportant un collier (2) entourant la tuyauterie (1) de façon à ménager un espace annulaire autour de celle-ci, fixé sur l'installation dans laquelle est montée la tuyauterie (1) et un élément dé- formable et élastique de forme annulaire (14) intercalé entre le collier (2) et la tuyauterie (1), caractérisé par le fait que le collier (2) est constitué par au moins deux secteurs annulaires rigides (2a, 2b et 2c) disposés dans le prolongement l'un de l'autre avec un intervalle entre eux portant, à l'une au moins de leurs extrémités des pièces d'articulation (5a, 5b, 5c) complémentaires de pièces portées par le secteur suivant pour constituer une articulation d'axe parallèle à l'axe commun à la tuyauterie (1) et au collier (2), au moins deux secteurs successifs (2b, 2c) étant reliés entre eux à l'une de leurs extrémités par un moyen de jonction élastique (10, 11, 12) permettant de fermer le collier (2), et que l'élément déformable annulaire intercalé entre le collier (2) et la tuyauterie (1) est constitué par au moins deux secteurs annulaires déforma- bles successifs (14) comportant chacun, à l'intérieur d'un bottier (15) de maintien fixé sur un secteur du collier (2) et comportant une paroi inté- rieure d'appui (17) cylindrique de même diamètre que la tuyauterie (1), une pluralité de coussins parallèlépipèdiques en fil d'acier inoxydable tricoté (18) intercalés entre la surface cylindrique intérieure du collier (2) et la paroi intérieure d'appui (17) du boitier (15), le moyen de jonction élas- tique (10, 11, 12) du collier (2) permettant d'exercer des forces de direc- tion radiale sur les secteurs annulaires déformables (14) pour leur mise en compression entre le collier (2) et la tuyauterie (1). 2.- Dispositif de support anti-vibratoire suivant la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que les secteurs annulaires déformables (25) sont disposés les uns à la suite des autres autour de la tuyauterie (1) en ména- geant entre eux des intervalles (26) à l'intérieur de chacun desquels sont fixées par soudage, dans la direction axiale de la tuyauterie, sur la surfa- ce externe de celle-ci, deux taquets successifs (32, 33) ménageant un espa- ce (34) dans lequel pénètre l'extrémité d'un pion (35) introduit dans une ouverture traversant le collier (2), l'ensemble du dispositif placé dans les intervalles (26) autour de la tuyauterie maintenant cette tuyauterie (1), axialement par rapport à son dispositif de support. 3.- Dispositif de support anti-vibratoire suivant la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que les secteurs rigides (2a, 2b, 2c) du collier (2) comportent des rebords latéraux (41) et (42) limitant latéralement l'es- pace annulaire (48) ménagé entre la surface intérieure du collier (2) et la surface extérieure de la canalisation (1), les secteurs annulaires (45) étant disposés les uns à la suite des autres dans cet espace annulaire (48) en ménageant entre eux des intervalles (46) dans chacun desquels un taquet (53) est fixé par soudage sur la tuyauterie (1) et dans sa direction axia- le, ce taquet (53) d'une longueur un peu inférieure à la dimension de l'es- pace annulaire (48) dans la direction axiale coopérant avec les rebords (41) et (42) des secteurs du collier (2) pour le maintien axial de la tuyau- terie par rapport à son dispositif de support. 4.- Dispositif de support suivant l'une quelconque des revendica- tions 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'un au moins des secteurs rigides (2a, 2b, 2c) du collier (2) porte une patte de suspension ou de fixation (3, 40) de la tuyauterie sur l'installation dans laquelle elle est montée. 5.- Dispositif de support suivant l'une quelconque des revendica- tions 1, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que le collier (2) est constitué par trois secteurs rigides (2a, 2b, 2c).