Brevet FR2954826A1 — publié le 20110701

TABLE D'ESSAI DESTINEE AU CONTROLE DE TARAGE D'UNE SOUPAPE L'invention concerne les tables d'essai destinées au contrôle de tarage de soupapes de sécurité, en particulier de soupapes de grandes dimensions (typiquement mais non limitativement un diamètre extérieur de bride allant jusqu'à 770 mm environ et/ou une pression nominale allant jusqu'à 700 bars). On connaît déjà de telles tables d'essai. Par exemple, le document US 3 163 035 décrit une table d'essai comprenant un support sur lequel est placée la soupape devant être testée, ainsi que trois organes de bridage ou « clames » guidés dans des fentes pratiquées dans le support. La table comprend en outre trois mécanismes à engrenages associés chacun à un organe de bridage et permettant de guider ces organes dans les fentes, de manière à brider la soupape avant essai. Néanmoins, les trois mécanismes à engrenages étant indépendants les uns des autres, il est difficile d'ajuster de manière identique chaque organe de bridage sur la soupape, ce qui limite l'efficacité et la fiabilité du bridage et donc la pression pouvant être appliquée à la soupape lors de l'essai. On a ensuite proposé une table d'essai dont les organes de bridage sont déplacés radialement à l'unisson. Les documents GB 2 117 095 et US 4 587 836 décrivent ainsi une table comprenant un support muni de fentes radiales traversantes par rapport à un axe de symétrie du support adaptées pour recevoir les organes de bridage, ainsi qu'un plateau rotatif agencé sous le support et muni de trois bras montés à pivotement au niveau de leurs deux extrémités, au plateau d'une part, et à une extrémité inférieure d'un organe de bridage d'autre part. Ainsi, la rotation du plateau par rapport au support entraîne l'application d'une force de traction (ou de poussée, selon l'agencement des bras par rapport au plateau et à l'organe de bridage) sur la partie inférieure de l'organe de bridage, de sorte que ledit organe de bridage se déplace radialement dans la fente du support. De la sorte, les trois organes de bridage se déplacent simultanément et de manière identique dans les fentes. Ces documents proposent également de déplacer chaque organe de bridage individuellement dans une direction sensiblement perpendiculaire au support au moyen de vérins individuels, de manière à adapter la hauteur de chaque organe de bridage à la forme de la soupape testée. Néanmoins, ce dispositif présente l'inconvénient d'être complexe à réaliser, et ne permet pas de régler simultanément et uniformément la hauteur des organes de bridage. Enfin, l'évolution des technologies actuelles requière de pouvoir tester les soupapes sur des plages de pressions allant jusqu'à 700 bars, ce qui ne peut être réalisé aujourd'hui avec les tables d'essai décrites précédemment. Un objectif de l'invention est donc de proposer une table d'essai permettant de brider des soupapes de diverses tailles et à haute pression d'ouverture (typiquement jusqu'à 700 bars ou davantage) afin de les tarer, et qui soit en outre de fabrication et de fonctionnement simples. Pour cela, l'invention propose une table d'essai destinée au contrôle 20 de tarage d'une soupape, comprenant : - un support possédant une série de fentes traversantes de guidage orientées radialement par rapport à un axe de la table, - une série d'organes de bridage guidés en translation dans les fentes, et 25 - un plateau s'étendant dans une région inférieure du support, le plateau et le support étant mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre autour dudit axe, le plateau comprenant une série de canaux d'entraînement adaptés pour recevoir chacun un doigt d'entraînement solidaire d'un organe de bridage respectif et s'étendant depuis une base 30 (30a) dudit organe (30), de sorte que la rotation relative du plateau par rapport au support entraîne un déplacement relatif synchrone des organes de bridage le long des fentes du support. Certains aspects préférés mais non limitatifs de la table d'essai selon l'invention sont les suivants : • chaque canal est de forme généralement incurvée, avec un centre de courbure excentré par rapport à l'axe ; • elle comprend en outre un plateau porte-joint disposé sur le support et adapté pour recevoir la soupape, ainsi qu'un vérin unique adapté pour déplacer le plateau porte-joint par rapport au plateau le long l'axe ; • elle comprend en outre un capteur d'efforts disposé entre le vérin et le plateau porte- joint afin de contrôler la force engendrée par le vérin sur la soupape lors du bridage ; • chaque organe de bridage comprend un tasseau monté sur sa base et adapté pour bloquer en rotation ledit organe dans sa fente ; • chaque tasseau est logé dans une rainure formée à la base de l'organe de bridage respectif ; • chaque organe de bridage possède au niveau d'une extrémité libre une rallonge amovible ; • la rallonge amovible est logée dans une rainure formée au niveau de ladite extrémité libre ; • la rallonge comprend en outre un capteur de présence afin de limiter la pression appliquée à ladite rallonge lors du bridage ; et • le plateau est dégagé au niveau d'une partie frontale de la table, un bras d'actionnement étant fixé audit plateau dans cette région. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : La figure 1 est une vue en coupe d'une table d'essai selon l'invention ; La figure 2 est une vue du dessus de la table de la figure 1 ; et Les figures 3A à 3C sont des vues de profil d'organes de bridage munis de rallonges selon l'invention. Comme on le voit sur la figure 1, une table d'essai 1 destinée à tarer une soupape comprend, conformément à l'invention, un support 10 dans lequel sont formées une série de fentes traversantes de guidage 11 s'étendant radialement par rapport à un axe de symétrie A du support 10. Selon la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, le support 10 comprend trois fentes 11 s'étendant radialement et séparées chacune angulairement de 120°, de sorte que le support 10 présente une symétrie de révolution autour de l'axe central A. Le support 10 est par exemple dans un matériau isotrope à forte résistance mécanique, tel qu'un acier non allié de type C55, ou encore un acier faiblement allié de type 40 Cr Mn Mo S 8-6 selon la norme NF EN 10027-1/11-92, ayant éventuellement subi un traitement thermique. Il peut être obtenu par forgeage puis usinage, ou par usinage intégral d'un bloc du matériau choisi, tel qu'un bloc d'acier. Par ailleurs, un plateau de base 14 est monté sur une surface supérieure du support 10, de manière centrée sur l'axe de rotation A dudit support 10. Le plateau 14 est traversé par au moins un orifice 15 d'alimentation en fluide d'essai, ici deux orifices 15. Un plateau porte-joint 13 est en outre fixé de manière centrée sur l'axe A sur la surface supérieure du plateau de base 14 opposée au support 10. Ce plateau porte-joint 13 sert de support à la soupape 2. Il assure une étanchéité au niveau du plan de pose de la soupape 2, et permet de couvrir une large gamme de tailles de brides d'entrée de soupapes, typiquement des brides mesurant entre un et douze pouces (environ 80 à 770 mm). Grâce à cette configuration, lors du tarage de la soupape 2, le fluide peut être injecté à forte pression à travers les orifices 15 du plateau de base 14. Le fluide traverse alors le plateau porte-joint 13 puis pénètre la soupape 2 2. On peut alors déterminer la pression de réglage de la soupape 2 lorsqu'elle est bridée, i.e. déterminer la pression pour laquelle la soupape s'ouvre et laisse le fluide passer. La table 1 comprend en outre au moins un organe de bridage 30 de la soupape 2 sur le support 10. L'organe de bridage 30 est par exemple un organe de bridage 10 comprenant une base 30a qui est insérée dans l'une des fentes 11 du support 10. De préférence, la table 1 comporte autant d'organes de bridage 30 que le support 10 comporte de fentes 11, qui sont à tout moment à une distance égale du centre support 10 (défini par l'intersection de l'axe A et du 15 support 10). Dans les formes de réalisation illustrées en figures 1 et 2, la table 1 comprend donc trois organes de bridage. La base 30a peut le cas échéant coopérer avec une cale 12 présente dans la fente 11 qui lui est associée afin d'améliorer la répartition des 20 charges. Par exemple, les cales 12 peuvent être en acier trempé. De préférence, les organes de bridage 30 s'étendent sensiblement perpendiculairement à la surface supérieure du support 10, à la périphérie du plateau porte-joint 13 et du plateau de base 14. 25 Elles sont radialement mobiles en translation dans les fentes 11 du support 10 entre une première position, dite de bridage, dans laquelle elles brident la soupape 2, et une deuxième position, dite de relâchement, dans laquelle elles libèrent la soupape 2. Afin de limiter les mouvements de pivotement et de bascule de 30 l'organe de bridage 30 lorsqu'il exerce une pression sur la soupape 2, la base 30a de chaque organe de bridage 30 peut en outre comporter une rainure 33 adaptée pour loger un tasseau 34. Le tasseau 34, qui peut être amovible, permet alors de contrôler et d'ajuster le jeu de l'organe de bridage 30 par rapport au support 10, en particulier selon un axe transversal à la direction radiale des fentes 11, tout en permettant la translation de l'organe de bridage 30 dans ladite fente 11. La table d'essai 1 comprend en outre un plateau 20 s'étendant dans une région inférieure du support 10. Des lumières 26 peuvent être formées dans le plateau 20 afin de permettre le passage de conduits (non représenté sur les figures) amenant le fluide d'essai jusqu'aux orifices 15 d'alimentation. Le plateau 20 et le support 10 sont mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre autour de l'axe de symétrie A du support 10. Selon la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, qui sera la forme détaillée dans la suite de la description, le support 10 est fixe tandis que le plateau 20 est mobile par rapport au support 10. En variante, le support 10 peut être mobile en rotation autour de l'axe A tandis que le plateau 20 est fixe, ou à la fois le support 10 et le plateau 20 peuvent être mobiles autour de l'axe A. Le plateau 20 est guidé en rotation autour de l'axe A par une série de colonnes 22, ici au nombre de trois. L'extrémité de chaque colonne qui coopère avec le plateau 20 est équipée de paliers tournants 23, 24, munis le cas échéant de billes afin de limiter les frottements du plateau 20 sur les paliers 23, 24. Le support 10 quant à lui traversé en son centre par le corps d'un vérin unique 50, dont le piston est fixé sur une face inférieure du plateau de base 14 par l'intermédiaire d'un capteur de force 50a, de sorte que le plateau de base 14 et le plateau porte-joint 13 sont mobiles en translation selon l'axe A. Par exemple, le vérin 50 peut être fixé sur la partie inférieure du plateau de base 14 du support 10 par l'intermédiaire d'une bride de reprise de force 51 grâce à des moyens de fixation, par exemple des vis 52. L'actionnement du vérin 50 permet donc de lever et de descendre la soupape 2 placée sur le plateau porte-joint et de contrôle sa hauteur par rapport aux organes de bridage 30. La table 1 peut également comprendre un capteur d'efforts (50a) disposé entre le vérin 50 et le plateau de base 14, pouvant par exemple présenter une étendue de mesure de l'ordre de 1500 kN, afin de contrôler la force engendrée par le vérin 50 sur la soupape 2 lors du bridage. Le plateau 20 comprend en outre une série de canaux 21 d'entraînement respectivement associés aux organes de bridage 30, servant de moyens d'entraînement des organes de bridage 30 dans les fentes 11. Les canaux 21 sont de préférence de dimensions et de forme identiques, et s'étendent de façon traversante dans le plan du plateau 20, dans une direction oblique par rapport aux fentes 11. Il peut s'agir par exemple de canaux rectilignes ou préférentiellement incurvés de en forme d'arc de cercle ou d'arc d'ellipse, etc. Dans le cas d'un canal incurvé, comme illustré sur les figures, le centre de courbure du canal doit être distinct du centre du plateau 20 par lequel passe l'axe A de façon à obtenir un effet de came pour l'entraînement de l'organe de bridage correspondant. Chaque canal 11 est destiné à recevoir un doigt d'entraînement 31 s'étendant vers le vas depuis une face inférieure de la base 30a de l'organe de bridage 30. Des douilles à billes 32 peuvent par ailleurs être montées sur les doigts 31 des organes de bridage 30 afin de réduire les frottements entre les canaux 21 et les organes de bridage 30 et ainsi faciliter le déplacement relatif de chaque organe de bridage 30 dans le canal 21 qui lui est associé. Le doigt 31 étant guidé dans le canal 21 qui lui est associé, la rotation du plateau 20 par rapport au support 10 entraîne le déplacement de l'organe de bridage 30 le long de sa fente 11, celle-ci par sa forme excentrique coopérant avec le doigt 31 pour produire un effet de came. Dans l'exemple de réalisation illustrée sur la figure 2, chaque canal 21 a la forme d'un arc de cercle dont le centre est fortement décalé par rapport à l'axe de rotation A du plateau 20, de sorte que le canal 21 diverge progressivement en direction de la périphérie du plateau 20, dans le sens trigonométrique (on peut naturellement envisager l'inverse). De la sorte, la rotation du plateau 20 dans le sens horaire entraîne le déplacement radial de l'organe de bridage 30 vers la périphérie du plateau 20. En revanche, la rotation du plateau 20 dans le sens trigonométrique entraîne le déplacement radial de l'organe de bridage 30 vers le centre du plateau 20. Chaque canal s'étend par ailleurs sur une longueur permettant d'obtenir pour l'organe de bridage correspondant les positions extrêmes recherchées. On notera ici que la géométrie particulière telle qu'illustrée sur la figure 2 est à considérer comme faisant partie de la présente description. Etant donnée la symétrie de l'ensemble formé des trois organes de bridage 30, des fentes 11 et des canaux 21 qui leur sont associés, la rotation du plateau 20 entraîne le déplacement synchrone des trois organes de bridage 30 dans les fentes 11, puisqu'à chaque organe de bridage 30 correspond un canal 21 et une fente 11, de dimensions et de forme identique. La structure de la table 1 selon l'invention permet donc de brider des soupapes de dimensions variées de manière sûre, simple et rapide, en garantissant un déplacement axial simultané et identique des organes de bridage 30. Par ailleurs, la table 1 peut en outre comprendre un bras d'actionnement 25 s'étendant radialement depuis une région du plateau 20 qui est dégagée à l'avant de la table, permettant d'entraîner le plateau 20 en rotation autour de l'axe A. Le bras d'actionnement 25 facilite le bridage de la soupape 2 par effet levier en réduisant la force à appliquer par un utilisateur pour déplacer radialement les organes de bridage 30 et emprisonner la bride de la soupape 2. On peut prévoir en variante un bridage automatique grâce à des moyens d'actionnement motorisés. Enfin, afin d'améliorer la capacité de la table 1 à s'adapter à des soupapes 2 de dimensions et de forme variées, des rallonges amovibles 35 peuvent être montées sur l'extrémité libre de chaque organe de bridage 30. Des exemples de rallonges 35 sont illustrés sur les figures 3A, 3B et 3C. Ces rallonges 35 sont par exemple logées dans une rainure 36 formée sur la périphérie de l'extrémité libre de l'organe de bridage 30, dans une région inférieure d'un nez 30b de ledit organe de bridage 30. Par nez 30b on entend ici la partie de l'organe de bridage 30 qui est en saillie radialement vers l'intérieur et qui retient la soupape 2 lors du bridage. La rallonge 35 est en fait un prolongement du nez 30b. Ainsi, une rallonge 35 peut par exemple comprendre une partie plane 35a, en appui sur une surface inférieure du nez 30b et s'étendant radialement vers l'axe de rotation A. Elle peut en outre comprendre un partie 35b en appui sur la face du nez 30b orientée vers l'axe A en fonctionnement afin de renforcer la résistance de la rallonge 35 au cours du bridage, comme cela est illustré sur les figures 3B et 3C. Optionnellement, les rallonges 35 comprennent un capteur de présence afin de limiter la pression appliquée aux rallonges 35 lors du bridage. En effet, l'application d'un effort trop important sur les rallonges 35 risque de les endommager. Par exemple, dans le cas des grandes rallonges 35 adaptées pour le bridage de soupapes de petites dimensions du type de la rallonge 35 représentée sur la figure 3C, l'effort maximal pouvant être appliqué à ladite rallonge 35 peut être de l'ordre de 18000 daN. Le capteur permet donc de REVENDICATIONS1. Table d'essai (1) destinée au contrôle de tarage d'une soupape (1), comprenant : - un support (10) possédant une série de fentes traversantes de guidage orientées radialement par rapport à un axe (A) de la table, - une série d'organes de bridage (30) guidés en translation dans les fentes (11), et - un plateau (20) s'étendant dans une région inférieure du support (10), le plateau (20) et le support (10) étant mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre autour dudit axe (A), caractérisée en ce que le plateau (20) comprend une série de canaux d'entraînement (21) adaptés pour recevoir chacun un doigt d'entraînement (31) solidaire d'un organe de bridage (30) respectif et s'étendant depuis une base (30a) dudit organe (30), de sorte que la rotation relative du plateau (20) par rapport au support (10) entraîne un déplacement relatif synchrone des organes de bridage (30) le long des fentes (11) du support (10). 2. Table d'essai (1) selon la revendication 1, dans laquelle chaque 20 canal (21) est de forme généralement incurvée, avec un centre de courbure excentré par rapport à l'axe (A). 3. Table d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un plateau porte-joint (13) disposé sur le support (10) 25 et adapté pour recevoir la soupape (2), ainsi qu'un vérin unique (50) adapté pour déplacer le plateau porte-joint (13) par rapport au plateau (20) le long l'axe (A). 4. Table d'essai (1) selon la revendication précédente, comprenant 30 en outre un capteur d'efforts (50a) disposé entre le vérin (50) et le plateauporte- joint (13) afin de contrôler la force engendrée par le vérin (50) sur la soupape (2) lors du bridage. 5. Table d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque organe de bridage (30) comprend un tasseau (34) monté sur sa base et adapté pour bloquer en rotation ledit organe (30) dans sa fente (11). 6. Table d'essai (1) selon la revendication précédente, dans laquelle 10 chaque tasseau (34) est logé dans une rainure (33) formée à la base (30a) de l'organe de bridage respectif (30). 7. Table d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque organe de bridage (30) possède au niveau d'une extrémité 15 libre une rallonge amovible (35). 8. Table d'essai (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la rallonge amovible (35) est logée dans une rainure (36) formée au niveau de ladite extrémité libre. 9. Table d'essai (1) selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle la rallonge (35) comprend en outre un capteur de présence afin de limiter la pression appliquée à ladite rallonge (35) lors du bridage. 25 10. Table d'essai selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle le plateau est dégagé au niveau d'une partie frontale de la table (1), un bras d'actionnement (25) étant fixé audit plateau (20) dans cette région. 20