Brevet FR2596122A1 — publié le 19870925

La présente invention concerne la protection des structures telles que charpentes, fours, réacteurs, gaines de gaz, etc... et plus particulièrement les tuyauteries contre les vibrations engendrées par un séisme, un choc, un écoulement du fluide ou toute autre cause externe ou interne à l'installation. Actuellement, on emploie notamment dans les installations nucléaires, des dispositifs dits autobloquants qui ont pour but de diminuer l'amplitude des vibrations des tuyauteries et des réservoirs exposés aux risques du séisme. Ces dispositifs sont de conception mécanique, hydraulique ou d'un mélange des deux. Ils demandent une fabrication délicate et leur tenue dans le temps est aléatoire. Pour cette dernière raison ils doivent être soumis à des vérifications périodiques fréquentes consistant en un démontage et en un contrôle sur un banc d'essais dynamiques. Leur capacité d'amortissement est minime. Ils retiennent la structure. en vibrations par leur force de blocage en transmettant -des efforts souvent très importants sur la charpente d'accrochage et sur le bâtiment.Ces derniers doivent être très rigides pour atténuer les déformations parasites qui entravent directement l'efficacité de blocage des dispositifs autobloquants. Ce sont donc des dispositifs peu efficaces du point de vue de l'amor- tissement, leur fabrication et leur contrôle en sont délicats et ils exigent l'utilisation systématique de bancs d'essais dynamiques pour les contrôles périodiques de comportement dans le temps. La présente invention est caractérisée par l'emploi des masses libres dans les limites du jeu entre la masse et son habitacle. Le choc de la masse contre son habitacle lié rigidement à la structure agit dans le sens contraire aux oscillations de la structure du fait d'inertie de la masse libre. Ce choc contrarie donc les vibrations de la structure. Pour certaines applications tout à fait particulières il existe des dispositifs anti-vibratoires qui sont basés, grosso-modo, sur les mêmes principes que la présente invention. Toutefois ces dispositifs ne tirent pas amplement partie du choc comme facteur le plus efficace de l'amortissement des vibrations. La presente invention concerne un dispositif anti-vibratoire à fixer rigidement sur la structure. Ce dispositif est défini par un habitacle contenant une masse sphérique libre dans toutes les directions et ce dans les limites des jeux entre masse et habitacle. La forme sphérique de la masse la rend peu sensible à l'état de surface de roulement et les frottements sont limités au maximum. La masse étant libre agira dans la direction opposée à la direction résultant des oscillations de la structure. Dans ces conditions un seul dispositif remplace trois appareils placés suivant trois directions orthogonales. La mise en place du dispositif anti-vibratoire est effectuée par la fixation de l'habitacle sur la structure directement ou sur les pièces intermédiaires telles que colliers ou autres attaches rigides spécialement prévus en fonction d'une structure donnée pour être facilement manipulés à l'atelier ou sur le chantier. La fixation de l'habitacle se traduit par l'emploi de soudures, vis, rivets etc. Le dispositif anti-vibratoire peut être placé indifféremment sur les parties horizontales, verticales ou inclinées de la structure. Dans ce dernier cas, il faut être attentif à ce que la masse sphérique puisse se mouvoir dans l'habitacle non sphérique sur la surface proche de l'horizontale. Les surfaces de masse et d'habitacle en contact peuvent comporter un revêtement anti-bruit surtout dans le cas d'installations soumises aux excitations fréquentes. La masse sphérique peut être réalisée entièrement en acier, en fonte, en plastique, en caoutchouc très dur, etc. Elle peut être également constituée par une enveloppe creuse contenant une autre matière quelconque. L'habitacle contient la masse sphérique. Il est caractérisé par sa forme creuse, symétrique par rapport à son axe vertical. La différence entre les diverses formes ainsi définies réside dans la concavité plus ou moins prononcée de la surface sur laquelle prend place la masse sphérique au repos. Les variantes extrêmes de l'habitacle sont d'un côté la sphère creuse, de l'autre le tronçon du cylindre terminé par deux fonds plats. L'habitacle qui doit résister aux chocs répétés sera élaboré en matière métallique ou dans un plastique approprié. La mise en place des dispositifs, même dans le cas d'une installation existante, est très simple à réaliser et aura pour conséquence, par exemple dans le cas des tuyauteries, une modification d'une partie du support-poids. Les emplacements des dispositifs anti-vibratoires, ainsi que le poids des masses sphériques seront déterminés en partant du calcul des modes propres à la structure et de l'étude expérimentale de l'invention. Dans le cas des tuyauteries cette étude doit et peut être réalisée avec toute la rigueur voulue, garantissant l'obtension des résultats précis. Le poids total des masses sphériques ne représente qu'une faible partie du poids de la structure. La figure 1 représente, en coupe, une variante du dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 1 est constitué par la masse sphérique (1) libre, contenue avec jeu (4) dans l'habitacle (2) de forme sphérique. L'habitacle (2) est directement attaché à la structure (3) par la soudure (5). La figure 2 diffère de la figure 1 par la forme de l'habitacle (6) qui est caractérisée par une forme moins concave que la sphère du fond de repos de la masse (1). La forme extrême de l'habitacle (6) est le cylindre terminé par des fonds plats. La figure 3 représente l'application du dispositif de la figure 1 à la tuyauterie. L'habitacle (2) contenant la masse (1) est attaché par une soudure (5) au collier (7) qui est fixé sur le tube (8). La figure 4 illustre le remplacement du dispositif de la figure 1 par quatre dispositifs de dimensions moindres et d'un poids total des quatre masses sphériques équivalent au poids de la masse de la figure 1. REVENDICATIONS 1) Dispositif anti-vibratoire caractérisé par une masse sphérique (1) libre, contenue dans un habitacle (2 et 6) à fixer rigidement sur la structure (3). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par des chocs d'amortissement qui sont possibles du fait de jeu (4) entre la masse (1) et l'habitacle (2 ou 6). 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'habitacle (2) est de forme sphérique. 4) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la forme de l'habitacle (6) est non sphérique. 5) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la masse sphérique (1) est pleine et réalisée en matière uniforme telle qu'acier, fonte, plastique, caoutchouc dur, etc. 6) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la masse sphérique (1) est composé par une enveloppe et un contenu en matière quelconque. 7) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface intérieure de l'habitacle (2 et 6) ou la surface extérieure de la masse (1) ou encore les deux surfaces comportent ou non un revêtement anti-bruit. 8) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la liaison rigide entre l'habitacle (2 ou 6) et la structure (3) est directe ou comprend une pièce quelconque telle que, à titre d'exemple non limitatif, collier (7), plaque, etc. 9) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la fixation rigide (5) entre l'habitacle et la structure ou entre l'habitacle et la pièce intermédiaire exécutée par soudure, vis, rivets,... 10) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisés en ce que un ou plusieurs dispositifs anti-vibratoires sont installés dans le plan de la section de structure telle que par exemple la tuyauterie (8) en tenant compte que le poids total des masses sphériques (1) est indépendant de leur nombre.