Brevet FR2710722A1 — publié le 19950407

La présente invention concerne un obturateur destiné à être monté dans un perçage d'une paroi, notamment la paroi d'une canalisation accessible de l'intérieur et plus particulièrement un obturateur apte à être utilisé pour réparer une canalisation présentant un défaut localisé, au niveau d'un piquage par exemple. I1 est de pratique courante d'effectuer un piquage sur une canalisation en acier faiblement allié au moyen d'un tube de petit diamètre, soudé sur la surface externe de la paroi de la canalisation et débouchant à l'intérieur de celle-ci. La soudure fragilise localement la paroi de la canalisation et la rend particulièrement vulnérable aux phénomènes de fatigue et de corrosion. Lorsqu'un défaut apparaît au niveau du raccordement du tube sur la canalisation, on procède de façon connue par élimination du tube et de la zone défectueuse de la canalisation et soudage d'un nouveau tube de plus grand diamètre que le précédent. Cette solution impose de mettre en oeuvre des équipements et/ou des procédures spécifiques pour vérifier la qualité de la soudure effectuée, et par ailleurs rien n'empêche l'apparition, ultérieurement, d'un défaut sur la paroi fragilisée par la soudure du nouveau tube. Cette façon de faire est d'autant plus contraignante que parfois le piquage pourrait être supprimé sans nuire au fonctionnement correct de l'installation. La présente invention tient compte de cette dernière possibilité et vise à simplifier l'opération de réparation chaque fois qu'il est possible de supprimer le piquage, en proposant un obturateur destiné à être monté dans un perçage d'une paroi, apte à être soumise, sur un côté intérieur, à un fluide sous pression. De façon caractéristique, cet obturateur comporte: - un boulon d'obturation comportant une tige filetée et une tête épaulée, à introduire par sa tige filetée du côté intérieur de la paroi dans ledit perçage, apte à venir en butée par sa tête épaulée, avec interposition d'un premier moyen d'étanchéité, contre une surface d'appui de la paroi bordant ledit perçage, - une cloche munie en son fond d'une ouverture pour le passage de la tige filetée, à engager sur celle-ci du côté extérieur de la paroi et présentant un bord libre conformé pour épouser le contour d'une surface externe de la paroi bordant ledit perçage, - un écrou à visser sur la tige filetée, et - une rondelle Belleville à engager sur la tige filetée entre l'écrou et la cloche, apte à s'interposer élastiquement entre ces derniers. De préférence, le premier moyen d'étanchéité est un joint plat en graphite. De préférence, ladite surface d'appui est formée par un lamage coaxial au perçage. De préférence, la tête épaulée présente une partie cylindrique de révolution de diamètre choisi pour un ajustement étroit dans ledit perçage. Avantageusement, l'obturateur comporte en outre un deuxième moyen d'étanchéité apte à s'interposer entre le bord libre de la cloche et ladite surface externe de la paroi. De préférence, le deuxième moyen d'étanchéité est un joint plat en amiante élastomère. Avantageusement, l'ouverture de la cloche pour le passage de la tige filetée est bordée extérieurement par une surface circulaire formant saillie sur la paroi de fond de la cloche et dont le diamètre est supérieur ou égal à celui de la rondelle Belleville. L'invention a également pour objet un procédé pour réparer une paroi apte à être soumise sur un côté intérieur à un fluide sous pression et présentant un défaut localisé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à - éliminer au moyen d'un perçage la région de paroi sur laquelle est localisé le défaut, - définir une surface d'appui bordant intérieurement ledit perçage par un lamage coaxial à l'axe du perçage, - introduire du côté intérieur de la paroi un boulon d'obturation tel que précité, jusqu'à butée axiale de la tête épaulée de ce boulon contre ladite surface d'appui, avec interposition d'un premier moyen d'étanchéité, - rapporter du côté extérieur de la paroi sur la tige filetée du boulon une cloche telle que précitée, avec interposition d'un second moyen d'étanchéité, - engager une rondelle Belleville sur la tige filetée, - visser un écrou sur la tige filetée jusqu'à l'obtention d'une fermeture étanche du perçage. La cloche est avantageusement munie d'un orifice taraudé apte à permettre l'injection d'une pâte thermodurcissable dans la cloche par cet orifice taraudé, en cas de fuite du premier moyen d'étanchéité, en vue de rétablir l'étanchéité sans intervention sur la paroi. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un obturateur monté dans un perçage d'une paroi, - la figure 2 est une vue latérale du boulon d'obturation représenté isolément, - la figure 3 est une vue en coupe axiale de l'obturateur selon le trait de coupe III-III de la figure 1, - la figure 4 montre isolément le perçage de la paroi représenté sur la figure 1, et - la figure 5 montre isolément le perçage de la paroi représenté sur la figure 3. L'obturateur représenté sur les figures 1 à 3 est destiné à être monté dans un perçage 3, de section circulaire, d'une paroi I d'une canalisation en acier faiblement allié, symétrique de révolution autour d'un axe de symétrie perpendiculaire au plan de la figure 1 et contenu dans le plan de la figure 3, à l'intérieur 2 de laquelle circule un fluide, par exemple de la vapeur d'eau sous une pression et une température variables. Le diamètre interne de la canalisation est suffisamment important pour permettre un accès à l'intérieur 2 de celle-ci. Dans l'exemple de réalisation décrit, le perçage 3 est effectué en un emplacement de la canalisation où l'on a localisé un défaut et le diamètre de ce perçage 3 est choisi suffisamment grand pour couvrir la région de la canalisation sur laquelle s'étend ce défaut et l'éliminer. Le perçage 3 est lamé du côté intérieur 2 de la canalisation pour former une surface d'appui annulaire 4, perpendiculaire à l'axe du perçage 3. L'obturateur comporte un boulon d'obturation 10, symétrique de révolution autour d'un axe X, présentant une tige filetée 11 prolongée par une tête épaulée 12. Cette dernière est délimitée radialement par deux surfaces cylindriques de révolution autour de l'axe X se raccordant par une surface annulaire 13 perpendiculaire à l'axe X. L'une de ces surfaces, référencée 14, présente un diamètre légèrement inférieur au diamètre du perçage 3 de façon à s'ajuster étroitement dans celui-ci. L'autre de ces surfaces, référencée 12c, présente un diamètre supérieur au diamètre du perçage 3 mais légèrement inférieur à celui du lamage de façon à s'ajuster dans celui-ci jusqu'à venir axialement en butée par la surface annulaire 13 contre la surface d'appui 4, avec interposition d'un premier moyen d'étanchéité 60. La tête épaulée 12 présente une face frontale avant 1 2b plane et perpendiculaire à l'axe X, se raccordant par un chanfrein 1 2a à 45" sur la surface 12c. De préférence, comme représenté, la longueur de la surface cylindrique 14 est choisie à peu près égale à l'épaisseur de paroi de canalisation 1, mesurée entre la surface d'appui 4 et sa surface externe sur laquelle débouche le perçage 3. La tige filetée 11 se raccorde sur une face arrière plane, perpendiculaire à l'axe X, de la tête épaulée 12, située à l'opposé de la face frontale 12b. Le diamètre de la tige filetée 11 correspond, dans l'exemple décrit, à la moitié environ de celui de la surface cylindrique 14. Avantageusement, le premier moyen d'étanchéité précité est un joint plat annulaire en graphite 60, disposé au fond du lamage autour de la surface 14, entre la surface d'appui 4 et la surface annulaire 13. Le filetage de la tige filetée 1 1 s'étend sur la moitié environ de la longueur de celle-ci à partir de son extrémité libre. La longueur de la tige filetée 11 est choisie suffisamment grande pour permettre la mise en place successive sur celle-ci d'une cloche 20, d'une rondelle Belleville 40 et d'un écrou 30. La cloche 20 comporte une paroi de fond 23 ayant généralement la forme d'un disque plan centré sur l'axe X, orienté perpendiculairement à ce dernier, traversé en son centre par un perçage circulaire 28 pour le passage de la tige filetée 11. La paroi de fond 13 se raccorde sur sa périphérie à une paroi cylindrique 24 de révolution autour de l'axe X, s'étendant entre la paroi de fond 13 et la paroi 1, et dont le bord libre 21 est conformé pour épouser le contour d'une surface externe S de la paroi 1 bordant le perçage 3. Le diamètre de la surface radialement interne de la paroi 24 est de préférence supérieur, comme représenté, au diamètre du perçage 3. Dans l'exemple de réalisation décrit, la surface externe 5 est définie par l'intersection d'une surface conique Sa coaxiale à l'axe de symétrie de la paroi 1 et d'une moitié d'un cylindre de révolution d'axe X perpendiculaire à cet axe de symétrie et par l'intersection d'une surface cylindrique de révolution 5b coaxiale à l'axe de symétrie de la paroi 1 et de l'autre moitié de ce cylindre. La géométrie de la surface externe S n'est bien entendu donnée ici qu'à titre indicatif et le bord libre 21 de la cloche 20 peut être adapté à épouser d'autres géométries. Le bord libre 21 s'applique contre la surface externe 5 avec interposition d'un second moyen d'étanchéité 50. Ce deuxième moyen d'étanchéité 50 est de préférence un joint plat annulaire en amiante élastomère, dont la largeur correspond à l'épaisseur du bord libre 21. La paroi de fond 23 de la cloche 20 présente sur son côté externe situé à l'opposé de la paroi 1 une surface circulaire 22 en saillie, centrée sur l'axe X, et sur laquelle repose la face concave de la rondelle Belleville 40. Le filetage de la tige filetée 11 s'étend de préférence, comme représenté, depuis l'extrémité libre de celle-ci, jusqu'au côté interne de la paroi de fond 23. L'écrou 30 engagé sur la tige filetée 11 s'applique sur la face convexe de la rondelle Belleville, opposée à la surface circulaire 22, pour maintenir l'ensemble et garantir une obturation étanche du perçage 3. De préférence, comme représenté, le diamètre de la surface circulaire 22 est supérieur ou égal au diamètre de la rondelle Belleville 40. Le serrage du boulon 10 est effectué de sorte que la rondelle Belleville 40 s'interpose axialement élastiquement entre l'écrou 30 et la cloche 20 et puisse se déformer pour compenser les dilatations différentielles du boulon 10, de la paroi de la canalisation 1 et de la cloche 20 lors des transitions thermiques, et répondre également à l'écrasement et à la relaxation des joints 50 et 60, de façon à garantir l'étanchéité de l'obturation du perçage 3 en toutes circonstances. L'espace intérieur 7 de la cloche 20 permet de recueillir des condensats en cas de fuite du joint 60. De préférence, comme représenté, la cloche 20 présente un orifice taraudé 29 traversant, selon un axe Y coupant l'axe X avec un angle de 45 , la paroi, concave vers l'intérieur, du raccordement de la paroi de fond 23 sur la paroi 24. Cet orifice taraudé 29, normalement obturé par un bouchon fileté non représenté, permet si nécessaire de visser un embout pour accéder à l'espace intérieur 7 de la cloche 20 et recueillir des condensats qui atteindraient cet espace ou pour injecter dans celui-ci, en cas de défaillance du joint plat 60, une pâte thermodurcissable destinée à rétablir l'étanchéité de l'obturateur sans intervention sur la paroi et donc sans arrêter le fonctionnement de l'installation qui utilise cette paroi. Finalement, l'invention permet de réparer de façon aisée et rapide une paroi présentant un défaut localisé, par exemple au niveau d'un piquage, lorsque la suppression de ce dernier est possible. L'obturateur proposé répond parfaitement et durablement aux contraintes des cycles thermiques et de pression de la paroi et assure une obturation du perçage 3 en toutes circonstances. L'invention n'est pas limitée à la réparation d'une canalisation mais s'applique plus généralement à la réparation de toute paroi susceptible d'être soumise, d'un côté, intérieur, à l'action d'un fluide, gazeux ou liquide, sous pression. REVENDICATIONS 1. Obturateur destiné à être monté dans un perçage (3) d'une paroi (1) apte à être soumise, sur un côté, intérieur, à un fluide sous pression, pour obturer le perçage, caractérisé en ce qu'il comporte - un boulon d'obturation (10) comportant une tige filetée (11) et une tête épaulée (12), à introduire par sa tige filetée du côté intérieur (2) de la paroi dans ledit perçage (3), apte à venir en butée par sa tête épaulée (12), avec interposition d'un premier moyen d'étanchéité (60), contre une surface d'appui (4) de la paroi bordant ledit perçage, - une cloche (20) munie en son fond d'une ouverture (28) pour le passage de la tige filetée, à engager sur celle-ci du côté extérieur de la paroi et présentant un bord libre (21) conformé pour épouser le contour d'une surface externe (S) de la paroi bordant ledit perçage, - un écrou (30) à visser sur la tige filetée, et - une rondelle Belleville (40) à engager sur la tige filetée entre l'écrou et la cloche et apte à s'interposer élastiquement entre ces derniers. 2. Obtrateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un deuxième moyen d'étanchéité (50) apte à s'interposer entre le bord libre (21) de la cloche (20) et ladite surface externe (5) de la paroi. 3. Obturateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le deuxième moyen d'étanchéité (50) est un joint plat en amiante élastomère. 4. Oburateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier moyen d'étanchéité est un joint plat en graphite (60). 5. Obturateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cloche présente un orifice taraudé (29). 6. Obturateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite surface d'appui (4) est formée par un lamage coaxial au perçage (3). 7. Obturateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tête épaulée (12) présente une partie cylindrique de révolution (14) de diamètre choisi pour un ajustement étroit dans ledit perçage (3). 8. Obturateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite ouverture (28) de la cloche (20) pour le passage de la tige filetée (11) est bordée extérieurement par une surface circulaire (22) formant saillie sur la paroi de fond (23) de la cloche et dont le diamètre est supérieur ou égal à celui de la rondelle Belleville (40). 9. Obturateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite paroi est une paroi d'une canalisation accessible de l'intérieur. 10. Procédé pour réparer une paroi (1) apte à être soumise, sur un côté, intérieur, à un fluide sous pression, et accessible de l'intérieur, cette paroi présentant un défaut localisé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - éliminer au moyen d'un perçage (3) la région de paroi sur laquelle est localisé le défaut, - définir une surface d'appui (4) bordant intérieurement ledit perçage par un lamage coaxial à l'axe du perçage (3), - introduire du côté intérieur (2) de la paroi un boulon d'obturation (10) conforme à l'une des revendications précédentes, jusqu'à butée axiale de la tête épaulée (12) de ce boulon contre ladite surface d'appui (4), avec interposition d'un premier moyen d'étanchéité (60), - rapporter du côté extérieur de la paroi sur la tige filetée (11) du boulon une cloche (20) conforme à l'une des revendications précédentes, avec interposition d'un second moyen d'étanchéité (50), - engager une rondelle Belleville (40) sur la tige filetée, - visser un écrou (30) sur la tige filetée jusqu'à l'obtention d'une fermeture étanche du perçage (3). 11. Procédé selon la revendication 10, la cloche (20) étant munie d'un orifice taraudé, caractérisé en ce que l'on injecte une pâte thermodurcissable dans la cloche par ledit orifice taraudé (29) de façon à rétablir l'étanchéité en cas de fuite du joint du premier moyen d'étanchéité (60).