Brevet FR2620489A1 — publié le 19890317

i Bouchon d'expansion Pour l'obturation amovible d'un canal et Drocédé Pour sa mise en oeuvre. La présente invention se rapporte à un procédé destiné à obturer de façon amovible un canal évidé dans un élément tel qu'un arbre creux, par introduction d'un tampon d'obturation ou bouchon dans le canal, ce bouchon comprenant une gaine dont la paroi extérieure s'ajuste contre la paroi du canal et dont la paroi intérieure est de forme légèrement conique, et un obturateur conique s'adaptant contre la paroi intérieure de la gaine, l'ob- turateur étant déplacé dans la gaine de sorte que cette dernière se dilate pour sa venue en contact avec la pa- roi du canal. L'invention concerne également un bouchon d'expansion destiné à réaliser le procédé. Dans les turbines à vapeur, par exemple, les ar- bres creux sont d'un usage fréquent. Les extrémités de ces arbres creux sont munies de bouchons qui sont montés selon la technique classique de frettage. Lorsqu'il s'a- git de procéder à l'inspection de la turbine à vapeur, on perce ces bouchons pour les extraire et l'on examine l'intérieur de l'arbre pour détecter la présence éven- tuelle de fissures. Après l'inspection, on remet en place les bouchons selon la technique de frettage. Il s'agit d'une opération qui prend du temps et se révèle parfois délicate. L'application décrite pour la remise en place d'un bouchon dans un canal évidé dans un élément ne constitue qu'un exemple et il va de soi qu'un procédé perfectionné comporte d'innombrables applications en dehors des arbres de turbine. Un objet de l'invention consiste en un procédé' et en un bouchon destiné à l'obturation de façon amovi- ble d'un canal évidé dans un élément, notamment dans des arbres creux de turbines à vapeur facilitant le montage et le démontage sans qu'il faille détruire le bouchon. Un autre objet concerne un procédé permettant le montage et le démontage du bouchon sans variation de température ainsi que la fourniture d'un bouchon qui présente une fiabilité et une herméticité identiques à celles des bouchons appliqués par la technique de frettage. Un procédé d'obturation de façon amovible d'un canal évidé dans un élément, notamment dans l'arbre creux d'une turbine à vapeur, par l'introduction d'un bouchon dans le canal, lequel bouchon comporte une gaine dont le diamère extérieur est légèrement inférieur au diamètre du canal et dont la paroi intérieure est légè- rement conique, et un obturateur conique s'ajustant étroitement contre la paroi intérieure de la gaine, l'obturateur étant déplacé axialement dans la gaine, de sorte que cette dernière peut se dilater jusqu'à sa ve- nue en contact avec-la paroi du canal, est principale- ment caractérisé en ce que l'extrémité de la gaine ayant le plus grand diamètre intérieur est fermée de façon étanche et en ce que l'on fait en sorte que le bouchon fasse dilater la gaine sous l'effet de l'injection d'un agent ou fluide sous pression tel que de l'huile dans l'espace situé entre l'obturateur et l'extrémité fermée de la gaine, le bouchon pouvant être enlevé par l'in- jection d'huile entre les surfaces adjacentes de l'ob- -25 turateur et de la gaine. Les fluides sous pression destinés à l'expansion et respectivement à l'enlèvement ou démontage du bouchon sont introduits via des canaux séparés pouvant être reliés aux sources respectives des fluides sous pression au niveau d'une surface exposée du bouchon introduit dans le canal. Un bouchon d'expansion, -destiné & réaliser le procédé, comporte une gaine dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur du canal, et dont la paroi intérieure est légèrement conique, et un obturateur légèrement conique disposé dans la gaine, cet obturateur s'ajustant étroitement sur la paroi in- térieure de la gaine, et ce bouchon d'expansion étant caractérisé selon l'invention en ce que l'extrémité de la gaine présentant le plus grand diamètre intérieur est fermée et en ce que le bouchon est muni d'un premier canal pour l'injection de fluide sous pression, ce canal s'étendant d'une surface d'extrémité du bouchon vers l'espace situé entre l'obturateur et l'extrémité fermée de la gaine pour provoquer l'expansion ou dilatation du bouchon, et en ce que le bouchon est muni d'un second canal pour l'injection du fluide sous pression, de pré- férence de l'huile, ce canal s'étendant d'une surface d'extrémité du bouchon jusqu'à la surface de contact située entre l'obturateur et la gaine pour permettre le démontage du bouchon. Les deux canaux s'étendent de préférence à tra- vers l'obturateur. L'invention, qui est définie dans les revendica- tions ci-annexées, va maintenant être décrite sous la forme d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple en référence au dessin d'accompagnement. La figure unique du dessin d'accompagnement mon- tre de façon schématique une section axiale à travers un arbre de turbine muni d'un bouchon conforme à l'inven- tion. Un trou a été percé pour former un canal central 2 dans un arbre de turbine 1. L'arbre 1 peut être ins- pecté pour détecter la présence de fissures via le ca- nal. Toutefois, afin d'éviter d'endommager l'arbre, le canal 2 est obturé aux deux extrémités. Dans ce but, on utilise un bouchon d'expansion amovible, désigné de fa- çon générique par la référence 3, conforme à l'inven- tion. Le bouchon 3 comporte une gaine d'expansion 4 dont le diamètre de la surface extéreure 5 correspond pratiquement au diamètre du canal 2, étant de préférence légèrement plus petit, permettant l'introduction facile du bouchon 3 dans le canal 2. L'extrémité intérieure de la gaine est munie d'un couvercle 6 hermétiquement fer- mé. Le couvercle 6 peut être raccordé à la gaine 4 au moyen d'un joint à vis 7, par exemple, et être muni d'un joint d'étanchéité 8 qui isole la paroi intérieure 9 de la gaine 4. La paroi intérieure 9 est légèrement conique et converge vers l'extrémité ouverte 10 de la gaine 4. Un obturateur 11 est introduit dans la gaine 4. L'obtu- rateur 11 comporte une surface extérieure 12 légèrement conique correspondant à la surface intérieure 9 de la gaine 4. Lorsque l'obturateur 11 se trouve en contact étroit avec la gaine 4, un espace 14 existe entre l'exr trémité intérieure de l'obturateur et le couvercle 6 avec son joint d'étanchéité 8. On peut introduire l'ob- turateur dans la gaine depuis son extrémité la plus large avant de monter le couvercle. Dans l'extrémité exposée 15 de l'obturateur 11, sont prévus deux raccords 16 et 17 auxquels des sources de fluide sous pression, de préférence des sources d'huile sous pression, peuvent être raccordées par des joints à vis ou des éléments similaires. Un canal 18 s'étend à partir du raccord 16 vers l'extrémité inté- rieure de l'obturateur 11. Le fluide sous pression ali- menté via le raccord 16 et le canal 18, jusqu'à l'espace 14, contraint l'obturateur 11 à s'éloigner du couvercle 6 de sorte que la gaine 4 se dilate, étant ainsi ferme- ment appliquée contre la surface du canal 2. La conicité des surfaces 9 et 12 est telle que le joint demeure sta- ble même après relâchement de la pression dans l'espace 14. Un canal 20 formé par un trou de perçage axial 21 et un trou de perçage radial 22 s'étend depuis le raccord 17 vers la surface de l'obturateur 11. En injec- tant de l'huile sous pression entre l'obturateur 11 et la gaine d'expansion 4 à partir d'une source d'huile 262.0489 sous pression via le raccord 17 et le canal 20, l'obtu- rateur 11 peut facilement être déplacé vers la droite comme cela est montré sur le dessin et l'ensemble du bouchon 3 peut alors être facilement démonté. Des sources d'huile sous pression, appropriées pour la liaison avec les raccords 16 et 17 sont déjà disponibles dans le commerce, comme celles par exemple utilisées dans le procédé connu d'injection d'huile sous pression. Un mode de réalisation préféré du bouchon est représenté sur le dessin. Toutefois, il va de soi que le bouchon peut être modifié dans le cadre des revendica- tions ci-annexées. Par exemple, l'extrémité fermée de la gaine peut être fermée par des moyens classiques autres que le bouchon à visser et le joint d'étanchéité montrés ici. REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à obturer de façon amovible un canal (2) évidé dans un élément (1), notamment dans un arbre de turbine tubulaire, par introduction d'un bouchon (3) dans le canal (2), le bouchon comprenant une gaine (4) dont la paroi extérieure (5) s'ajuste étroite- ment contre la paroi du canal (2) et dont la paroi inté- rieure (9) est légèrement conique, et un obturateur conique (11) s'ajustant étroitement contre la paroi in- térieure (9) de la gaine (4), le bouchon subissant une expansion pour venir en contact avec la paroi du canal par déplacement axial de l'obturateur (11) dans la gaine (4), caractérisé en ce que l'extrémité de la gaine (4) ayant le plus grand diamètre intérieur est fermée de façon étanche (6,7,8), en ce que le fluide sous pression est introduit dans un espace (14) entre l'obturateur (11) et l'extrémité fermée de la gaine pour déplacer l'obturateur dans la gaine (4) afin de provoquer la di- latation du bouchon et en ce que l'on enlève le bouchon en injectant de l'huile entre les surfaces adjacentes de l'obturateur et de la gaine. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide sous pression est introduit dans l'espace (14) via un canal (18) s'étendant entre les deux surfaces d'extrémité de l'obturateur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que le bouchon est enlevé par injection d'huile via un canal (20) s'étendant depuis la surface d'extrémité de l'obturateur (11) jusqu'à sa surface ra- dialement extérieure. 4. Bouchon d'expansion pour l'obturation de fa- çon amovible d'un canal (2) évidé dans un élément (1) tel qu'un arbre de turbine se présentant sous la forme d'un arbre creux, le bouchon (3) comprenant une gaine (4) dont la dimension extérieure permet au bouchon d'ê- tre facilement introduit dans le canal (2) et dont la paroi intérieure (9) est légèrement conique, et un obturateur conique (11) disposé dans la gaine (4) qui s'ajuste étroitement contre la paroi intérieure (9) de la gaine (4) caractérisé en ce que l'extrémité de la gaine (4) ayant le plus grand diamètre intérieur est fermée, en ce que le bouchon est muni d'un premier canal (18) pour l'injection de fluide sous pression, ce canal s'étendant depuis l'extrémité du bouchon à un espace (14) entre l'obturateur (11) et l'extrémité fermée (6) de la gaine (4) pour provoquer l'expansion du bouchon, et en ce que le bouchon est muni d'un second canal (20) pour l'injection de fluide sous pression, ce canal s'é- tendant depuis une extrémité du bouchon à la surface limite entre la surface extérieure (12) de l'obturateur et la surface intérieure (9) de la gaine (4) pour le démontage du bouchon. 5. Bouchon d'expansion selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier canal d'injection (18) s'étend entre les deux extrémités dé l'obturateur (11). 6. Bouchon d'expansion selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'extrémité fermée (6,7,8) de la gaine (4) compend un couvercle (6) qui est relié par un filetage externe à un filetage interne dans la gaine (4), un joint d'étanchéité appliqué sur l'inté- rieur du couvercle étant conçu pour le rendre étanche par rapport à la surface intérieure courbe de la gaine.