Brevet FR2666136A1 — publié le 19920228

Dispositif de sécurité pour conduite de fluide, et procédé pour arrêter un écoulement de fluide L'invention concerne les systèmes d'alimentation en fluide à haute pression et plus particulièrement un dispositif de sécurité pour une conduite qui fait partie du système d'alimentation à haute pression. Un problème prédominant dans les systèmes d'alimentation en fluide à haute pression, tels que ceux utilisés pour remplir des réservoirs de gaz comprimés tels qu'oxygène, azote, gaz carbonique et analogues, est le risque de défaillance d'une conduite faisant partie du système d'alimentation en fluide. Habituellement, ces conduites sont réalisées en des matériaux flexibles durs tels que le caoutchouc traité et renforcé, le néoprène, le nylon, le Téflon, l'acier inoxydable et analogues. Cependant, il arrive que les conduites soient défaillantes parce qu'elle se rompent ou qu'elles se fendent. Quand un tuyau se rompt, deux dangers sont présents. D'abord, les deux parties de la conduite qui résultent de la rupture sont libres de fouetter violemment sous la force des gaz comprimés qui sont éjectés par la conduite rompue à partir du réservoir en cours de remplissage et du distributeur de l'alimentation de fluide. Tant que la conduite n'a pas été immobilisée, il existe un risque substantiel de blessures pour le personnel et de dommages aux équipements. Ensuite, une évacuation de gaz à partir du distributeur et du réservoir par le tuyau de conduite rompu peut engendrer une perte de gaz coûteuse, ou, plus grave encore, peut remplir l'atmosphère ambiante de vapeurs dangereuses. Il est souhaitable de dispooser d'un système qui empêcherait une conduite à haute pression rompue de fouetter et serait en même temps capable d'enpêcher les gaz de fuir à partir de la conduite à travers la rupture. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de sécurité pour conduite de fluide comprenant une conduite flexible. Une soupape se trouve à chaque extrémité de la conduite. Chaque soupape comprend un siège de soupape et un corps de soupape. Les corps de soupape sont maintenus à une distance fixe prédéterminée l'un de l'autre, cette distance étant légèrement supérieure à la distance entre les sièges de soupape de sorte qu'en service normal le fluide comprimé peut passer entre le corps de soupape et le siège de soupape à chaque extrémité de la conduite. Si la conduite vient à se rompre ou à se fendre, le mouvement relatif entre les corps de soupape et les sièges de soupape sous la force du fluide comprimé entraînera la fermeture des soupape aux deux extrémités de la conduite, interrompant ainsi l'écoulement du fluide. Selon un autre aspect de l'invention, les corps de soupape sont maintenus à leur distance prédéterminée l'un de l'autre par un câble allongé qui s'étend entre eux à travers la conduite. Ainsi, si la conduite vient à se rompre, le câble empêche les extrémités du tuyau de fouetter. Selon un autre aspect encore, l'invention concerne un procédé pour arrêter l'écoulement de fluide à travers une conduite défaillante et pour empêcher la conduite de fouetter. Ce procédé comprend les étapes consistant à prévoir une conduite flexible ayant un premier élément de soupape à chaque extrémité de la conduite, les premiers éléments de soupape étant disposés à une distance prédéterminée l'un de l'autre. Un second élément de soupape est prévu adjacent à chacun des premiers éléments de soupape avec des moyens pour maintenir les seconds éléments de soupape à une seconde distance prédéterminée l'un de l'autre, cette seconde distance étant supérieure à la distance entre les premiers éléments de soupape.Des moyens sont prévus pour empêcher les seconds éléments de soupape de se déplacer par rapport à la conduite avant une défaillance, après quoi les seconds éléments de soupape viennent en prise et interrompent l'écoulement à travers la conduite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après d'un exemple de réalisation, et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un dessin schématique d'un appareil pour remplir un réservoir cylindrique de fluide comprimé à haute pression - la figure 2 est une vue d'une conduite réalisée selon une forme préférée de l'invention, les soupapes étant positionnées de façon à permettre l'écoulement de fluide - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, montrant les soupapes positionnées pour bloquer l'écoulement de fluide. Le système d'alimentation pour le remplissage de réservoirs en fluide sous pression illustré à la figure 1 comprend une source de fluide 10 telle qu'une citerne, ou des moyens de compression de fluide ou analogues. La source 10 peut être reliée par un distributeur de sortie 12 à une multiplicité de réservoirs 14 dans lesquels le fluide doit être transféré. Les réservoirs 14 peuvent notamment être des bouteilles à gaz cylindriques bien connues dans la technique. Des conduites 20 qui peuvent être des éléments flexibles allongés sont raccordés entre le distributeur de sortie 12 et les réservoirs 14. Les conduites 20 sont typiquement des tuyaux en néoprène renforcé, caoutchouc, néoprène, nylon, Teflon, acier inoxydable ou analogue, qui ont un degré élevé de flexibilité et sont capables de supporter les pressions élevées auxquelles ils sont exposés par les fluides comprimés qui les traversent. L'une des conduites 20 est montrée en détail à la figure 2. Elle comprend un boîtier 22 à une extrémité et un boîtier identique 24 à l'autre extrémité. Les boîtiers 22 et 24 sont des raccords qui permettent le raccordement de la conduite 20 à d'autres éléments du système de traitement de fluide. Les deux boîtiers étant identiques, la description détaillée ci-après du boîtier 22 vaudra également description du boîtier 24. Le boîtier 22 est relié à la conduite 20 par un manchon 26 qui coopère avec un élément creux cylindrique allongé complémentaire 30 qui s'étend à partir de la paroi d'extrémité 32 du boîtier 22 dans le passage 34 défini par la conduite 20. Comme on le voit au mieux à la figure 2, le boîtier 22 est un élément cylindrique creux allongé qui est relié par la paroi d'extrémité 32 et l'élément 30 à la conduite 20 et présente un filetage 36 à sont autre extrémité pour le raccordement à un autre élément du système de traitement de fluide. Le boîtier 22 présente une paroi interne renfermant une chambre de soupape 38 qui est définie par un épaulement 40 tourné à l'opposé de la paroi d'extrémité 32 et par un siège de soupape conique 42 adjacent à la paroi d'extrémité 32. Le siège de soupape conique 42 est situé entre l'épaulement 40 et la paroi d'extrémité 32 et tourné vers l'épaulement 40. Comme expliqué ci-dessus, l'élément 30 coopère avec le manchon 26 pour pincer la conduite 20 entre ceux-ci de telle sorte que le boîtier 22 est raccordé de façon sûre à la conduite 20 pour la réception et la transmission de fluide à haute pression. Il sert aussi de guide de câble comme il sera expliqué ci-après. Un corps de soupape 44 est disposé dans la chambre de soupape 32. De préférence, le corps de soupape 44 comprend un élément cylindrique allongé 46 ayant une extrémité conique 48 et une paroi arrière 50. Les sièges de soupape 42 et les corps de soupape 44 coopèrent pour définir des soupapes. La conicité de l'extrémité 48 correspond à la conicité du siège de soupape 42 de telle sorte que ces éléments peuvent coopérer pour empêcher l'écoulement du fluide lorsqu'ils sont en contact mutuel. Une extrémité distale 52 s'étend à partir de la paroi arrière 50 du corps de soupape 40 et comprend un élément en forme de tige 54 de diamètre petit par rapport à celui de l'élément cylindrique allongé 46. L'élément 54 s'étend à l'opposé du siège de soupape 40. Chacun des corps de soupape 44 et des éléments en forme de tige 54 comprend un passage axial 56 s'étendant longitudinalement, de diamètre relativement petit, à travers lequel un câble relativement rigide 58 ou un autre élément flexible convenable de longueur prédéterminée peut être reçu. Le corps de soupape 44 peut être relié au câble 58 par matriçage, soudage, ou autre moyen approprié de telle façon que le câble 58 ne puisse se séparer du corps de soupape sous les forces élevées qui s'exerceraient en cas de rupture de la conduite 20. Les figures 2 et 3 montrent des organes de retenue 60 et 62 pour les corps de soupape, prévus dans les boîtiers 22 et 24 respectivement. Les organes de retenue 60 et 62 étant identiques, la description détaillée ci-après de l'organe de retenue 60 vaudra également description de l'organe de retenue 62. Comme on le voit à la figure 3, l'organe de retenue 60 est un disque comportant un élément central de forme générale annulaire 64 à partir duquel une multiplicité de bras 66 s'étendent radialement vers l'extérieur. Le centre de l'élément annulaire 64 présente une ouverture 68. Les organes de retenue 60 et 62 sont disposés sur les épaulements 40 dans les boîtiers 22 et 24 respectivement. Chaque organe de retenue est fixé sur l'épaulement par emmanchement à force, agrafage, soudage ou immobilisation par tout moyen approprié capable de le maintenir en place pour une raison qui apparaîtra plus loin. La distance entre les organes de retenue 60 et 62 est à peu près la même que la distance entre les parois arrière 50 des corps de soupape 44. Comme on le voit au mieux à la figure 2 l'élément 30 et la rigidité du câble 58 font que les corps de soupape 44 ont leurs parois arrière 54 contre les organes de retenue respectifs 60 et 62, leurs tiges respectives 54 s'étendant à travers les ouvertures 68. Dans des conditions de fonctionnement normal, le fluide comprimé traverse la conduite 20, les passages de fluide 70 définis par l'espace entre les bras 66 de chaque organe de retenue 60 et 62 et la paroi interne des boîtiers 22 et 24, et l'ouverture entre chaque siège de soupape 42 et le corps de soupape 44 correspondant. Le câble 58 étant enfermé par la paroi de la conduite 20, et sa longueur et sa rigidité étant suffisantes pour maintenir les corps de soupape en contact avec les organes de retenue 60 et 62, comme on le voit à la figure 2, aucun des corps de soupape ne peut se déplacer dans sa chambre car un tel mouvement est bloqué par l'organe de retenue à l'autre extrémité de la conduite. Si la conduite 20 devient défaillante en se fendant ou en se rompant, les corps de soupape 44 et les siège de soupape 42 viennent en contact mutuel arrêtant ainsi l'écoulement à travers la conduite à chacune de ses extrémités comme montré à la figure 4. En conséquence, non seulement l'évacuation par le distributeur d'alimentation sera arrêtée, mais en outre l'évacuation à partir du réservoir en cours de remplissage sera arrêtée. Si la source 10 ou l'un des réservoirs 14 tombe au cours du remplissage, la conduite 20 peut devenir défaillante. Dans ce cas les extrémités de la conduite se déplaceront avec l'élément auquel elles sont raccordées. Par conséquent, les sièges de soupape 42 s'éloigneront l'un de l'autre et viendront en prise avec les corps de soupape respectifs 44 en raison de la tension du câble 58 engendrée par le mouvement d'éloignement des extrémités de la conduite l'une par rapport à l'autre. Si la source 10 et les réservoirs 14 sont fixes, ils ne se déplacent pas en cas de défaillance de la conduite. Dans ce cas les corps de soupape 44 sont pressés contre leurs sièges de soupape respectifs 42 en raison de la différence de pression de part et d'autre des corps de soupape 44, une forte pression de fluide, toujours présente dans la source 10 et dans le réservoir 14, s'exerçant sur les corps de soupape 44. Quand la conduite 20 est défaillante, le câble 58 est libéré de son emprisonnement dans la conduite et peut fléchir pour permettre aux corps de soupape 44 de se déplacer en direction des sièges de soupape 42. En outre, du fait que le câble 58 s'étend à travers la conduite 20, il sert de guide pour une conduite rompue, empêchant ainsi les extrémités de la conduite de claquer comme un fouet sous l'action du fluide évacué. De plus, même si le câble était défaillant par suite de la rupture, l'écoulement de fluide serait toujours arrêté à chaque extrémité de la conduite du fait que le câble 58 ne maintiendrait pas écartés les corps de soupape 44. Il est important de noter que les avantages de l'invention sont atteints par une structure qui se trouve entièrement à l'intérieur de la conduite. Il n'existe donc pas d'appareillage extérieur qui pourrait être accidentellement accroché, endommagé ou détruit rendant ainsi les caractéristiques de l'invention indisponibles quand on en a besoin. Au surplus, on comprend que le dispositif et le procédé décrits sont utilisables avec des conduites de tailles et de matériaux divers. Ainsi, bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, il est clair que d'autres modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre pour atteindre les résultats voulus. La description ci-dessus ne limite donc en aucune façon l'invention. Revendications 1. Dispositif de sécurité pour une conduite de fluide comprenant une conduite flexible (20) ayant des première et seconde extrémités, des premiers moyens à chaque extrémité de ladite conduite définissant un siège de soupape (42), lesdits sièges de soupape étant normalement à une première distance prédéterminée l'un de l'autre, et pouvant s'éloigner l'un de l'autre en cas de défaillance de la conduite, un corps de soupape (44) disposé à chaque extrémité, lesdits sièges de soupape étant disposés entre les corps de soupape, les corps de soupape et les sièges de soupape coopérant pour définir des soupapes, des seconds moyens (58) reliés aux corps de soupape pour les maintenir écartés d'une seconde distance supérieure à la distance entre les sièges de soupape, des troisièmes moyens (60) disposés à chaque extrémité pour retenir les corps de soupape contre un mouvement en direction de leurs sièges respectifs pour permettre au fluide de s'écouler à travers la conduite avant la défaillance de la conduite, lesdits seconds moyens ayant pour effet de retenir les corps de soupape à ladite seconde distance lors de la défaillance de la conduite de telle sorte que lorsque les sièges de soupape s'écartent l'un de l'autre ils s'approchent des corps de soupape et ferment les soupapes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens sont raccordés entre les corps de soupape, et que les corps de soupape sont disposés entre les troisièmes moyens et les sièges de soupape. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les seconds moyens comprennent un élément flexible allongé (58) qui s'étend à travers la conduite. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent un boîtier (22) comportant des moyens (30) pour son raccordement à une conduite et une chambre de soupape (38), et en ce que des quatrièmes moyens (40) définis par le boîtier sont prévus pour retenir les troisièmes moyens dans le boîtier. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les troisièmes moyens comprennent un élément de forme générale annulaire définissant une multiplicité de passages de fluide pour permettre au fluide de le traverser, une partie (68) de ces troisièmes moyens coopérant avec les corps de soupape pour supporter et guider ceux-ci. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite partie des troisièmes moyens comprend une ouverture (68). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens comprennent un câble (58) s'étendant à travers la conduite. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le boîtier comprend une paroi interne, que les quatrièmes moyens comprennent un épaulement (40) défini par ladite paroi interne, et que les troisièmes moyens sont supportés par ledit épaulement. 9. Dispositif de sécurité pour une conduite de fluide, comprenant une conduite flexible (20) ayant des première et seconde extrémités, des premiers moyens comprenant un boîtier (22,24) à chaque extrémité de la conduite, lesdits boîtiers définissant des sièges de soupape (42) et comprenant des moyens (30) pour leur raccordement à une conduite (20) et une chambre de soupape (38), les sièges de soupape étant à une première distance prédéterminée l'un de l'autre, un corps de soupape (44) disposé à chaque extrémité, les sièges de soupape étant disposés entre les corps de soupape, un câble (58) s'étendant à travers la conduite et étant raccordé aux corps de soupape pour les maintenir écartés d'une seconde distance supérieure à la distance entre les sièges de soupape, des troisièmes moyens comprenant un élément de forme générale annulaire (60) définissant une multiplicité de passages de fluide pour permettre au fluide de le traverser, et disposés à chacune des extrémités de la conduite pour retenir les corps de soupape contre un mouvement en direction de leurs sièges respectifs pour permettre au fluide de s'écouler à travers la conduite avant une défaillance de la conduite, une partie (68) des troisièmes moyens coopérant avec les corps de soupape pour supporter et guider ceux-ci, et des quatrièmes moyens (40) définis par le boîtier pour retenir les troisièmes moyens dans le boîtier. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite partie des troisièmes moyens comprend une ouverture (68), le corps de soupape comprenant une tige (54) de corps de soupape et la tige de corps de soupape étant reçue de façon coulissante dans ladite ouverture. 11. Dispositif de sécurité pour une conduite de fluide comprenant une conduite flexible (20) ayant des première et seconde extrémités, des premiers moyens à chaque extrémité de la conduite définissant un siège de soupape (42), lesdits sièges de soupape étant à une première distance prédéterminée l'un de l'autre, un corps de soupape (44) disposé à chaque extrémité, les sièges de soupape étant disposé entre les corps de soupape, des seconds moyens (58) pour relier les corps de soupape et les maintenir écartés d'une seconde distance supérieure à la distance entre les sièges de soupape, les seconds moyens étant raccordés entre les corps de soupape et comprenant un élément flexible allongé qui s'étend à travers la conduite, des troisièmes moyens (60) disposés à chacune desdites extrémités pour retenir les corps de soupape contre un mouvement en direction de leurs sièges de soupape respectifs pour permettre au fluide de s'écouler à travers la conduite avant une défaillance de la conduite, les corps de soupape étant disposés entre les troisièmes moyens et les sièges de soupape. 12. Dispositif de sécurité pour une conduite de fluide comprenant une conduite flexible (20) ayant des première et seconde extrémités, des premiers moyens à chaque extrémité de la conduite définissant un premier élément de soupape (42), lesdits premiers éléments de soupape étant normalement à une première distance prédéterminée l'un de l'autre, un second élément de soupape (44) disposé à chaque extrémité, lesdits premiers éléments de soupape étant disposés entre les seconds éléments de soupape, les premiers et seconds éléments de soupape coopérant pour définir des soupapes des seconds moyens flexibles (58) reliés aux seconds éléments de soupape pour les maintenir écartés d'une seconde distance supérieure à la distance entre lesdits premiers éléments de soupape avant une défaillance de la conduite, des troisièmes moyens (60) disposés à chacune desdites extrémités et coopérant avec les seconds moyens pour retenir les seconds éléments de soupape contre un mouvement en direction de leurs premiers éléments de soupape respectifs pour permettre au fluide de s'écouler à travers la conduite avant une défaillance de la conduite, les seconds moyens ayant pour effet, dans des premières conditions et dans des secondes conditions, de permettre aux soupapes de se fermer en cas de défaillance de la conduite, lesdites premières conditions correspondant à une augmentation de la distance entre les premiers éléments de soupape après la défaillance, les seconds moyens provoquant alors un mouvement des premiers éléments de soupape en direction des seconds éléments, les secondes conditions étant remplies quand la distance entre les premiers éléments de soupape ne change pas après la défaillance, les seconds moyens fléchissant alors pour permettre aux seconds éléments de soupape de se déplacer en direction des premiers éléments de soupape. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les seconds moyens flexibles comprennent un élément allongé (58) qui s'étend à travers la conduite. 14. Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les troisièmes moyens comprennent un élément de forme générale annulaire (60) définissant une multiplicité de passages de fluide pour permettre au fluide de le traverser, et en ce qu'une partie (68) des troisièmes moyens coopère avec les seconds éléments de soupape pour supporter et guider ceux-ci. 15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les seconds moyens comprennent un câble s'étendant à travers la conduite. 16. Procédé pour arrêter l'écoulement de fluide à travers une conduite défaillante, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes on prévoit une conduite (20) avec des moyens définissant deux sièges de soupape (42) écartés l'un de l'autre d'une première distance, on prévoit un corps de soupape (44) pour chacun des sièges de soupape, on maintient les corps de soupape à une seconde distance l'un de l'autre par un élément flexible allongé (58), laquelle seconde distance est supérieure à la première distance, et on déplace les sièges de soupape pour les amener en prise avec les corps de soupape sous la force du fluide lors de la défaillance de la conduite tandis que les corps de soupape restent à la seconde distance. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'élément flexible allongé est raccordé à chaque corps de soupape et s'étend à travers la conduite, et en ce qu'il empêche les extrémités de la conduite de fouetter lors de la défaillance de la conduite. 18. Procédé pour arrêter l'écoulement de fluide à travers une conduite défaillante et pour empêcher les extrémités de la conduite de fouetter, caractérisé par les étapes suivantes on prévoit une conduite flexible (20), on prévoit un premier élément de soupape (42) à chaque extrémité de la conduite, ledits premiers éléments de soupape étant écartés l'un de l'autre d'une première distance prédéterminée, on prévoit un second élément de soupape (44) adjacent à chacun dedits premiers moyens de soupape, on maintient les seconds éléments de soupape à une seconde distance prédéterminée l'un de l'autre, les seconds éléments de soupape étant maintenus à la seconde distance prédéterminée en prévoyant un élément allongé flexible (58) dans la conduite et en reliant chaque extrémité de l'élément allongé flexible à l'un des seconds éléments de soupape, la distance entre les seconds éléments de soupape étant supérieure à la distance entre les premiers éléments de soupape, et on empêche les seconds éléments de soupape de se déplacer par rapport à la conduite avant une défaillance de celle-ci, le fluide amenant, lors d'une défaillance, les seconds éléments de soupape en prise avec les premiers éléments de soupape alors que les premiers éléments de soupape sont toujours à ladite seconde distance prédéterminée, et l'élément allongé flexible ayant pour effet d'empêcher les extrémités de la conduite de fouetter lors de la défaillance de celle-ci. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par l'étape consistant à prévoir un boîtier de soupape (22,24) à chaque extrémité de la conduite, les premiers et seconds éléments de soupape étant dans lesdits boîtiers de soupape. 20. Procédé selon l'une des revendications 18 et 19, caractérisé en ce que le fluide est du gaz comprimé. 21. Procédé pour arrêter l'écoulement de fluide à travers une conduite défaillante et pour empêcher l'extrémité de la conduite de fouetter, caractérisé par les étapes suivantes on prévoit une conduite flexible (20), on prévoit un siège de soupape (42) à chaque extrémité de la conduite, lesdits sièges de soupape étant écartés l'un de l'autre d'une première distance prédéterminée, on prévoit un corps de soupape (44) adjacent à chacun des sièges de soupape, on maintient les corps de soupape à une seconde distance prédéterminée l'un de l'autre en prévoyant un élément allongé flexible (58) dans la conduite et en reliant chaque extrémité de cet élément à l'un des corps de soupape, la distance entre les corps de soupape étant supérieure à la distance entre les sièges de soupape, et on empêche les corps de soupape de se déplacer par rapport à la conduite avant une défaillance de la conduite, l'élément allongé flexible permettant aux corps de soupape et aux sièges de soupape de venir mutuellement en prise lors d'une défaillance. 22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé par les étapes consistant à prévoir un boîtier de soupape (22,24) à chaque extrémité de la conduite, les corps de soupape et les sièges de soupape étant dans les boîtiers de soupape. 23. Procédé selon l'une des revendications 21 et 22, caractérisé en ce que le fluide est un gaz comprimé. 24. Procédé selon l'une des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que l'élément allongé flexible permet aux corps de soupape et aux sièges de soupape de venir mutuellement en prise en fléchissant lors de la défaillance de la conduite de sorte que les corps de soupape peuvent se déplacer en direction des sièges de soupape. 25. Procédé selon l'une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que l'élément allongé flexible permet aux corps de soupape et aux sièges de soupape de venir mutuellement en prise en étant tendu lors de la défaillance de la conduite de telle sorte que les sièges de soupape peuvent se déplacer en direction des corps de soupape.