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MÉMOIRE DESCRIPTIF
EMI1.1
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE DE BREVET
D'INVENTIONFORMÉE PAR ATELIERS DE CONSTRUCTIONS MECANIQUES DE VEVEY S. A. pour
Dispositif parasismique pour construction industrielle.
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Dispositif parasismique pour construction industrielle
Dans toutes les entreprises industrielles qui fabriquent, manient ou disposent de substances dont la dissémination incontrôlée pourrait être extrêmement dangereuse, il est important de prendre des précautions rigou- reuses afin d'éviter-dans la mesure du possible-qu'un dommage quelconque puisse survenir à tout élément contenant lesdits produits. Ces mesures de précaution ne doivent pas seulement tenir compte des conditions normales et spéciales d'exploitation, mais même aussi de situations extraordinaires qui pourraient se produire lors d'un cataclysme, par exemple un violent séisme. Il faut que dans ces circonstances, tous les produits dangereux restent confinés dans un lieu adéquat.
La description qui suit concerne essentiellement des centrales de production d'énergie électrique à partir de réacteurs utilisant la fission nucléaire et vise plus particulièrement le cas de la chute du pont ou d'un de ses éléments, dont la masse est très importante et qui est placé audessus du réacteur. Ce pont tournant ou roulant est porteur d'un engin de levage utilisé au montage et démontage des machines. Il convient également de prendre des précautions afin que le pont ne vienne pas, au cours d'un séisme, percuter le bâtiment lui-même et y provoquer des dommages dont les conséquences pourraient être importantes. Il va de soi que l'invention peut être utilisée dans d'autres cas que ceux décrits ici, notamment dans diverses industries, comme par ex. l'industrie chimique.
Plus particulièrement l'invention concerne une construction industrielle, dont la vue en plan est rectangulaire ou circulaire, comprenant au moins un appareil de production comme par ex. une machine, une chaudière, un réacteur chimique, un réacteur atomique, un réservoir, une turbine, un compresseur, et en outre un pont déplaçable au-dessus de l'appareil de production, muni d'un engin de levage et porté à ses extrémités par des galets qui lui sont fixés et roulent sur un rail, le pont étant un pont roulant si la construction industrielle est circulaire, caractérisée en ce que le pont comprend au moins
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un élément qui, en cas de séisme, réduit la possibilité de déplacement du pont dans la construction industrielle et relie le pont à la construction industrielle afin d'éviter sa chute,
respectivement la détérioration de la construction industrielle du fait de percussions qui pourraient se produire entre elle et le pont.
Les 13 figures annexées représentent schématiquement diverses variantes de l'invention et concernent toutes un pont comprenant deux poutres parallèles constituant un rectangle aux quatre coins desquels sont fixés les galets porteurs du pont, quatre vérins sismiques à action longitudinale et 4 dispositifs à action transversale. D'autres dispositions auraient été possibles, le pont ne pouvant comprendre qu'une seule poutre et des éléments antisismiques qui n'agissent que dans une direction.
La figure 1 est un schéma hydraulique des organes situés à l'une des extrémités du pont, illustrant une disposition possible des moyens de commande des deux systèmes dont les actions sont longitudinales et transversales par rapport au pont.
La figure 2 est un schéma électrique unifilaire des organes enclenchant l'action des dispositifs antisismiques.
La figure 3 représente un détecteur de séisme.
La figure 4 est une vue en élévation de la construction industrielle à la hauteur du pont.
La figure 5 est une vue en plan du pont.
La figure 6 représente-vue en plan-la disposition des deux pinces de serrage à action transversale et leurs liaisons à l'une des extrémités du pont.
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La figure 7 représente, vue en élévation, la disposition des deux pinces de serrage à action transversale et leurs liaisons à l'une des extrémi- tés du pont.
La figure 8 représente schématiquement un vérin parasismique à action longitudinale.
La figure 9 représente un vérin parasismique à action longitudinale équipé d'un bogie et de galets roulant sur une voie sismique.
La figure 10 représente un schéma hydraulique d'un vérin parasis- mique à action longitudinale où son alimentation en huile est due à la gravité et provient d'un réservoir situé en un endroit dont le niveau est suffisamment élevé par rapport au pont.
La figure Il représente un schéma hydraulique d'un vérin parasismique à action longitudinale équipé de dispositifs de relaxation.
La figure 12 représente une pince de serrage du rail porteur, à action transversale.
La figure 13 est un schéma d'une liaison élastique double, avec amortisseurs de détente, reliant la pince de serrage du rail à une extrémité d'une poutre du pont.
Le pont est équipé de deux systèmes différents fonctionnant en parallèle, dont les caractéristiques de chacun d'eux ont été choisies en fonction de sa mission spécifique. L'un est adapté essentiellement pour permettre à l'ensemble, pont et construction industrielle, de résister à la composante longitudinale-par rapport au pont-du séisme, l'autre à la composante transversale. Ces deux actions sont conjuguées. Le caractère aléatoire de la direction du séisme est ainsi pris en compte comme aussi la réponse du pont à une vibration, réponse qui dépend de la direction de cette vibration.
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En effet, la fréquence propre du pont à une excitation en vibrations longitudinales est nettement plus grande que la fréquence propre transver- sale. Pour éviter des phénomènes de résonance, il convient de choisir une grande raideur de la liaison parasismique à action longitudinale et d'augmen- ter l'élasticité de la liaison à action transversale.
Les 13 figures annexées représentent les deux systèmes minimisant les conséquences d'un séisme. Le pont (3) composé de deux poutres parallèles, est équipé à chaque extrémité d'une part d'un vérin disposé radialement par rapport à la construction industrielle si elle est circulaire et longitudinalement par rapport au pont, si la construction industrielle est rectangulaire, et d'autre part d'une pince de serrage du rail porteur, pince reliée à la poutre par l'intermédiaire du bogie porteur intérieur et d'une liaison élastique, à savoir d'un"ressort"se comprimant librement, mais dont la détente est freinée, afin de détruire l'énergie emmagasinnée dans le ressort lors de sa compression.
Le premier des deux systèmes, composé des 4 vérins radiaux, tend à établir une liaison rigide entre le bâtiment et l'axe longitudinal du pont. Cette liaison a pour effet de soumettre le pont, dont la rigidité longitudinale est très grande, aux mêmes oscillations-fréquence, phase et amplitude-que la construction industrielle. Les vibrations longitudinales du pont et de la construction industrielle sont donc synchrones. Le second système, composé de 4 pinces reliées à chaque extrémité du pont, constitue une liaison élastique avec amortisseur de détente, et agit tangentiellement sur la voie selon une direction transversale par rapport au pont. Il a tendance à réduire la fréquence propre des vibrations transversales de l'ensemble - construction industrielle et pont-.
Ce système tend à éviter la dérive transversale du pont par rapport à la construction industrielle, dérive qui pourrait se produire au cours d'un séisme prolongé. En d'autres termes, ce système tend à replacer le pont dans la position qu'il avait au début du séisme.
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LISTE DE PIECES
1. mur de la construction industrielle 2. rail porteur du pont 3. pont 4. treuil de levage 5. axe vertical de l'enceinte 6. cylindre du vérin 7. piston du vérin 8. tige du vérin 9. joint d'étanchéité haute pression 10. bogie sismique Il. patin avec surface d'appui 12. galet d'appui sur la voie sismique 13. voie sismique 14. chambre principale du vérin 15. pince de serrage du rail 16. mâchoire extérieure 17. mâchoire intérieure 18. élément de serrage 19. bielles de serrage 20. appuis mâchoire extérieure 21. appui mâchoire intérieure 22. corps de la pince 23. direction de l'action du dispositif de liaison de la pince à l'extrémité du pont
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24. vérin de blocage
25. cylindre
26. ressort du vérin
27. piston
28. tige du piston
29. levier
30. axe de fixation du levier
31. articulations
32. biellette
33.
dispositif de liaison élastique de la pince de serrage du rail
34. cylindre 35. piston 36. tige du piston 37. ressort 38. réservoir 39. organe de restriction de débit 40. clapet de non retour 41. articulation de liaison au bogie 42. articulation de liaison à la pince de serrage du rail 43. axe longitudinal du pont 44. circuit hydraulique 45. organe de fermeture 46. bogie extérieur 47. bogie intérieur 48. réservoir 49. accumulateur d'huile
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50. dispositif générateur de deux alimentations en huile sous-pression, l'une à BP, l'autre à MP
51. électro-valve de commande
52. organe de relaxation manuel
53. générateur d'huile sous pression
54. ressort du vérin sismique 55. clapet à viscosité 56. clapet de non-retour 57. soupape de sûreté HP 58. soupape de sûreté 59. organe de relaxation automatique 60. canalisation MP 61.
canalisation BP 62. groupe de pompage à huile basse pression (BP) avec soupape de sûreté, clapet, manostat d'enclenchement 63. groupe de pompage à huile moyenne pression (MP) avec soupape de sûreté, clapet, manostat d'enclenchement 64. contact manométrique du réseau BP 65. contact manométrique du réseau MP 66. accumulateur d'huile BP 67. circuit de terre de la construction industrielle 68. accumulateur électrique 69. fusible 70. détecteur de séisme 71. bouton poussoir de blocage (situé dans la construction industrielle) 72. relais électrique
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73. relais ampèremétrique
74. bouton poussoir de déverrouillage
75. bouton poussoir de blocage (situé au poste de cde)
76. bouton poussoir de contrôle du fonctionnement de l'électrovalve de commande 51 (situé sur le pont)
77. cylindre du générateur d'huile sous pression
78.
piston du générateur d'huile sous pression
79. ressort de compression 80. chambre à MP (moyenne pression) 81. chambre à BP (basse pression) 82. clapet du circuit BP 83. circuit HP (haute pression) 84. prises pour le raccordement des autres vérins parasismiques à action longitudinale 85. prises pour le raccordement des autres pinces de serrage du rail 86. accumulation d'huile MP 87. dispositif de remplissage des accumulateurs (66 ;
86) avec du gaz comprimé 88. enveloppe de verre 89. réservoir de remplissage 90. tube de remplissage avec étranglement 91. coupe 92. support de la coupe 93. mercure de la coupe 94. mercure en excès 95. électrode 96. électrode
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97. anneau de caoutchouc 98. bague de fixation 99. axe de pivotement
100. levier loi. ressort
102. angle de la coupe
103. angle des bielles de serrage
La fig. 1 est un ensemble schématique des éléments nécessaires au fonctionnement des deux systèmes de protection montés à une extrémité du pont. Cette figure représente tout d'abord à gauche un dispositif générateur de deux alimentations (50) composé de deux groupes de pompage d'huile sous pression (62) à basse pression (BP) par exemple 3 bar et (63) à moyenne pression (MP), par ex. 30 bar.
Chacun comprend une soupage de sûreté (58) et débite son huile dans un accumulateur (66 ; 86) où l'huile sous pression s'accumule et reste dans cet état grâce à un volume de gaz comprimé. Ce gaz peut être de l'air, de l'azote, etc. Il est injecté par une canalisation supérieure fermée par une vanne (87). La pompe est en service discontinu, elle est commandée par un organe de contrôle (64 ; 65) qui provoque l'enclenchement de la pompe lorsque la pression, dans l'accumulateur correspondant, baisse et atteint une valeur inférieure, ce qui remplit l'accumulateur. Cette pompe est arrêtée par le même élément (64 ; 65) lorsque la pression atteint une valeur supérieure. Ces opérations se répètent pour maintenir dans chaque accumulateur un volume suffisant d'huile sous pression.
L'accumulateur basse pression BP (66) débite son huile par une canalisation qui comporte un clapet de retenue (82). Cette canalisation (61) alimente à basse pression une chambre (81) d'un générateur d'huile sous pression (53) et, par l'intermédiaire d'un clapet (56) et du circuit'haute pression (83), la chambre (14) constituée par le cylindre (6) et le piston (7) du vérin sismique à action longitudinale.
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L'accumulateur (86) moyenne pression (MP) alimente à travers une électrovalve de commande (51) et un circuit moyenne pression (60), la chambre (80) constituée par le piston (77) coulissant dans le cylindre (78) du générateur d'huile (53) et celle constituée entre le cylindre (25) et le piston (27) du vérin de blocage (24) du dispositif d'action transversale. Le fonctionnement détaillé de ce dispositif sera décrit plus loin aux figures
12 et 13.
Le piston (7) du vérin sismique à action longitudinale comprend une tige (8) qui se prolonge en direction de la paroi (1) de la construction industrielle contre laquelle est fixée une voie sismique (13). Cette voie a la forme d'une bande verticale, disposée horizontalement dans la construction et constitue un cercle qui entoure la construction au niveau du pont, lorsque la construction est circulaire, et deux plans parallèles lorsque la construction industrielle est rectangulaire.
La tige (8) se termine par un patin (11). Elle comprend en outre deux leviers (100) fixés à la tige par des articulations, un ressort (101) tend à rapprocher ces leviers l'un vers l'autre, leviers qui prennent appui contre la voie sismique (13) par l'intermédiaire de galets (12) fixés à leurs extrémités.
Le jeu existant entre la surface d'appui du patin (11) et de la voie sismique (13) est faible.
La figure 1 montre en outre 3 départs (84) et 3 en (85) issus des canalisations (61) et (60) respectivement, départs qui sont destinés à relier les mêmes appareils des trois autres extrémités du pont.
En régime normal, les deux circuits (60) et (61) sont sous pression.
Il règne dans les chambres du vérin de blocage (24) et (80) du générateur d'huile (53) une pression moyenne. L'existence de celle-ci a pour effet d'exercer une force sur les faces des pistons (27) et (78) tendant à les pousser vers le bas, à fin de course, et à comprimer leurs ressorts respectifs (26) et (79). Une basse pression règne dans la chambre (14) du vérin sismique et provoque sur son piston (7) une faible poussée tendant à le presser contre
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la vote sismique (13). Cette poussée est reprise par l'effet du ressort (101) et des leviers (100). L'appui se fait uniquement par les galets (12) qui roulent sur la voie sismique. Il n'y a pas de contact entre le patin (11) et cette voie. Le pont roulant ou tournant comprend 4 jeux de vérins sismiques et de vérins de blocage disposés aux 4 coins.
Tous ces appareils occupent des positions correspondantes.
Un séisme important provoquant une accélération suffisante de la construction industrielle, entraîne l'ouverture d'un circuit électrique qui alimente l'électro-valve (51). Lorsque cette tension disparaît, l'alimentation du circuit moyenne pression (60) est coupée et ce circuit est mis à l'échappement. La pression tombe donc brutalement dans les chambres du vérin de blocage (24) et (80) du générateur d'huile (53). Cette disparition de la pression en (80) provoque une augmentation de la pression en (81) qui passe par ex. de 3 bar à 20 bar, du fait du ressort (79), dont l'effort se développe uniquement dans la chambre (81) et y provoque cette augmentation de pression qui est transmise dans tout le réseau basse pression (61), jusqu'au clapet (82).
Cette augmentation de pression a pour effet d'appuyer le patin (11) contre la voie sismique (13), les galets (12) sont écartés par le jeu des leviers (100) et l'allongement du ressort (101). Le cylindre (6) du vérin sismique est solidaire de la poutre du pont. La pression arrivant par le clapet (56) dans la chambre (14) soulève également la bille du clapet (55) et l'appuie contre son siège supérieur.
Dans cet état, la chambre (14) est fermée, l'huile contenue en elle et dans la tuyauterie (83) ne peut plus s'échapper du fait de la position des billes des clapets (55) et (56). Toute composante axiale de poussée du séisme tendant à raccourcir le vérin par déplacement de la voie sismique (13), solidaire de la construction industrielle, est transmise intégralement au pont par le vérin dont la pression intérieure augmente considérablement.
Lorsque la composante du séisme a une direction opposée, et tend à déplacer la voie sismique de droite à gauche, le piston (7) suit le même mouvement, la chambre (14) étant en permanence alimentée par un débit d'huile provenant de la chambre (81) du générateur (53) et traversant le clapet (56). Le vérin sismique a donc tendance à s'allonger.
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Comme chaque poutre de pont est équipée à chaque extrémité d'un vérin du même type et disposés symétriquement comme représentés aux figures 4 et 5, les vérins d'une extrémité de pont ont tendance à s'oppo- ser aux autres. La longueur totale du pont mesurée entre les patins (11) qui ne peuvent pas se rapprocher mais qui ne peuvent que s'éloigner l'un de l'autre, a donc tendance à augmenter et à provoquer un serrage du pont entre les murs (1) de la construction industrielle. Dans ces circonstances, tout mouvement de vibration longitudinale est transmis directement du bâti- ment au pont, dont la fréquence de vibration propre est très élevée, nettement plus élevée que celle du séisme. Le pont a donc tendance à vibrer en synchro- nisme avec le séisme tout au moins en ce qui concerne sa composante longitu- dinale.
Les forces d'inertie agissant sur le pont sont égales au produit de sa masse par l'accélération du séisme. Le pont est rendu solidaire du bâtiment. Aussi longtemps que celui-ci résiste au séisme, le pont ne peut pas tomber, ni percuter violemment les murs de la construction industrielle.
Le vérin de blocage (24) agit, par l'intermédiaire d'un levier, sur une pince de serrage d'un rail, comme le montre la figure 12. Cette pince est liée au pont par l'intermédiaire d'un ressort, dont la présence tend à abaisser la fréquence propre de vibration du pont, dans la direction transversale. Le séisme étant terminé, le pont peut être, s'il y a lieu, remis en état de fonctionnement par la remise sous tension de l'électro-valve (51).
La fig. 2 est un schéma électrique unifilaire de commande de l'électro-valve (51). Pour des raisons de sécurité, le système fonctionne par disparition du courant de l'électro-valve (51), ce qui entraîne le fonctionnement des organes parasismiques. L'installation comprend une batterie (68), un fusible (69), un détecteur du séisme (70) représenté à la figure 3, (qui sera décrit plus loin), quelques relais (72 ; 73) et boutons poussoirs de commande (71 ; 74 ; 75 ; 76). En régime normal, tous les contacts de la ligne unifilaire sont fermés, et le courant passe de la batterie, dont un pôle, est relié à la terre (67), à travers tous les organes pour mettre l'électro-valve de commande (51) sous tension, dont une borne est également reliée à la terre.
Comme déjà dit précédemment, pour provoquer la mise en service des organes para-
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sismiques, il suffit de couper la tension de l'électro-valve, ce qui peut se faire par un organe quelconque du schéma, soit les boutons-poussoirs (71 ;
75 ; 76), les contacts manométriques du réseau moyenne pression (64) et (65), et d'autres éléments de protection désirés. Si l'un de ces organes n'occupe pas sa position normale, l'électro-valve (51) est mise hors tension, ce qui actionne les deux dispositifs de protection parasismiques.
La fig. 3 représente une forme possible d'exécution d'un détecteur de séisme (70) automatique. L'appareil est placé dans une chambre (88) consti- tuée d'une enveloppe de verre où l'on a fait le vide d'air. Il comprend une coupe de révolution (91) supportée par des traverses (92). Cette coupe est remplie de mercure (93). Deux électrodes (95) et (96) exécutées en acier inox, trempent dans le mercure de la coupe (93) et traversent l'enveloppe où elles sont reliées au circuit électrique extérieur. Le dispositif comprend en outre un réservoir de remplissage (89) fixé à la partie supérieure de la chambre (88), réservoir se prolongeant vers le bas par un tube de remplissage (90) terminé par un étranglement. Le mercure en excès est rassemblé au bas du réservoir en (94).
Ce dispositif contacteur est porté par l'intermédiaire d'un anneau de protection en caoutchouc (97), par une bague de fixation (98) qui peut pivoter autour d'un axe (99) horizontal. Cette bague (98) est liée rigidement à la construction industrielle. L'angle (102) entre la tangente au bord extérieur de la coupe (91) et l'horizontale est choisi en fonction de l'accélération à partir de laquelle un séisme doit provoquer la mise en service des dispositifs de protection. En cas de séisme, le détecteur (70) est mis en vibrations avec la construction industrielle. Si les accélérations sont suffisantes, le mercure (93) de la coupe (91) est éjecté de celle-ci, ce qui coupe la liaison électrique qui existait auparavant entre les électrodes (95) et (96), et provoque l'enclenchement des systèmes de protection.
Après un séisme, la remise en état de ce dispositif est réalisé par pivotement de l'appareil autour de l'axe horizontal, (99) en lui faisant subir un tour complet sur lui-même, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Dans ce cas, tout le mercure rassemblé au bas de l'appareil
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tourne autour de lui et sera amené dans le réservoir de remplissage (89) d'où il s'écoule lentement par l'étranglement du tube (90) dans la coupe (91).
Les fig. 4 et 5 représentent la disposition d'un pont tournant dans une construction industrielle circulaire autour de l'axe central vertical.
Les vérins d'action longitudinale (6) se trouvent placés au niveau de la poutre du pont, à la hauteur de son centre de gravité, et prennent appui contre la voie sismique (13). Dans la vue en plan (fig. 5), les vérins sont disposés radialement. De mêmes dessins auraient pu être établis pour une construction industrielle rectangulaire.
Les fig. 6 et 7 représentent une extrémité du pont tournant, dont l'axe longitudinal est représenté en (43), qui comprend deux poutres qui appuient par l'intermédiaire d'un balancier sur deux bogies (46) extérieur et (47) intérieur. Les pinces (15) du rail sont situées au droit des verticales de chaque poutre du pont et reliées à celles-ci par un dispositif élastique (33) et par l'intermédiaire du bogie intérieur (47) et du balancier. La fig.
7, vue en élévation montre que la pince (15) est effectivement reliée au bogie (47) par deux dispositifs élastiques disposés symétriquement de chaque côté du rail et du bogie intérieur (47). D'autres solutions demeurent possibles.
La fig. 8 représente plus en détail un vérin parasismique qui est équipé d'un ressort (54) tendant à presser le patin du vérin (11) contre la voie sismique (13). Dans cette exécution, cette voie (13) est dessinée sous la forme d'un fer en double T fixé au mur de la construction industrielle.
L'alimentation en pression arrive par la canalisation (44), soulève le clapet (56) et pénètre dans la chambre (14). Une vanne (45) peut être ouverte ou fermée. Dans le premier état, elle autorise les mouvements de raccourcissement du vérin, et dans la seconde position, elle les interdit. Cette vanne peut être exécutée sous la forme d'un clapet (55), ainsi que représenté à la figure 1. La pression qui règne dans la chambre (14) est fonction de la masse du pont et de l'accélération que le séisme a tendance à lui conférer.
Cette force peut être considérable et la pression dans le cas particulier,
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très élevée, voire dépasser 500 bar. Le circuit haute pression (83) doit être conçu et réalisé de manière à résister à des pressions de cette nature.
Le dessin montre de plus la présence d'un joint d'étanchéité (9) haute pression, situé entre le piston (7) et le cylindre (8), et l'existence d'un appui sphérique situé entre le patin (ici) et l'extrémité de la tige (8), appui autorisant de légères inclinaisons de la voie sismique par rapport à la verticale et de l'axe longitudinal du pont par rapport à l'horizontale, à la suite par exemple de flexions diverses. Dans ces figures, il a été admis que le cylindre du vérin parasismique était fixé au pont et que le piston était porteur du patin d'appui. Une construction inverse aurait été possible en liant le piston au pont, et le patin au cylindre.
La fig. 9 représente une autre forme d'exécution possible du vérin à action longitudinale. Ici, l'installation, au lieu de comprendre un patin d'appui, comprend un bogie sismique (10) équipé de deux galets (12) qui roulent sur la voie sismique (13). Dans le cas particulier, ces galets et la voie doivent être résistants puisque les efforts en cause peuvent être énormes.
La fig. 10 représente schématiquement une autre forme de liaison possible d'un vérin parasismique qui, dans ce cas, n'est pas équipé d'une pompe à huile, et qui a l'avantage d'être automatique par sa nature même. L'installation comprend un réservoir (48) placé sur le pont, à une hauteur suffisante au-dessus de lui pour provoquer-par gravité-une mise en pression de l'huile.
Ce réservoir (48) est relié à l'installation par une canalisation (44) et au vérin (6) par deux clapets (55) et (56). Le premier nommé est un clapet à viscosité, constitué d'une chambre dans laquelle est placée une bille. Le jeu entre la paroi de la chambre et la bille est choisi judicieusement en fonction de la viscosité de l'huile et de la vitesse de passage admissible.
Le second clapet (56) autorise tous les débits qui, venant du réservoir, ont tendance à allonger le vérin, et interdit les débits inverses de raccourcissement du vérin. Le fonctionnement est le suivant : lorsque le pont se déplace dans la construction le piston du vérin 1 dont le corps est solidaire du pont, doit pouvoir se déplacer axialement du fait d'un non-parallélisme éventuel des
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voies de roulement du pont et de la voie sismique, dans le cas d'une construction rectangulaire ou d'une non-concentricité de ces voies dans le cas d'une construction circulaire. En régime normal, les mouvements sont lents.
Le dispositif autorise donc les mouvements lents de raccourcissement qui provoquent un débit dans le clapet (55) suffisamment faible pour que la bille de ce dernier ne soit pas poussée contre son siège supérieur. Les vitesses de mouvement d'allongement du vérin à travers le clapet (56) ne sont pas limitées. En cas de séisme, si le vérin a tendance à s'allonger, il peut le faire aisément par gravité, l'huile passant à travers le clapet (56). Ce vérin ne peut pas être raccourci librement, car si la vitesse est trop grande, elle pousse la bille du clapet (55) contre son siège supérieur rendant étanche la chambre (14).
L'installation peut comprendre un accumulateur (49) soumis à une légère pression d'huile qui a pour effet de réduire les conséquences qu'auraient les pertes de charge dans la tuyauterie (44) reliant le réservoir (48) au clapet (56), lors d'un mouvement d'allongement rapide du vérin.
La fig. Il représente schématiquement une autre forme de commande d'un vérin qui, semblable au précédent, comprend quelques dispositifs supplémentaires. Un organe de relaxation manuelle (52) constitué par une vanne permet, après un séisme, de faire disparaître la pression régnant dans la chambre intérieure du vérin parasismique à action longitudinale. Cette pression peut aussi être annulée progressivement, par exemple à travers
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un organe de relaxation automatique (59) constitué par une longue tubulure de très petite section. Enfin, une soupape de sûreté (57) peut être ajoutée au circuit haute pression et éviter que la pression dans le vérin ne dépasse une certaine valeur.
Le but de cette soupape est d'empêcher que lors d'un fort séisme, les forces qui réagissent du pont sur la construction, ne dépassent une valeur que cette construction ne saurait supporter. Dans ce cas, il y aura un léger déplacement longitudinal du pont par rapport à la construction, le vérin placé à l'autre extrémité du pont s'allongeant de la quantité dont le vérin, trop sollicité, se raccourcit.
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Les fig. 12 et 13 représentent, dans le cas d'un pont roulant, le dispositif à action transversale. Un même dessin aurait pu être fait pour un pont tournant. Plus précisément, elles représentent la pince de serrage (15) du rail (2) et son dispositif de liaison (33) agissant transversalement par rapport au pont. Selon la figure 12, cette pince de serrage du rail com- prend une mâchoire extérieure (16) prenant appui à ses deux points extrêmes (20), et une mâchoire intérieure (17 ; 18 ; 19) appuyée en un seul point médian (21). Cette dernière mâchoire est faite d'un élément de serrage (18) d'une série de bielles de serrage (19) et d'une barre d'appui (20).
L'angle radial (103) de l'axe longitudinal de ces bielles est de 300 environ. Ces mâchoires (16 et 1 7 ; 18 ; 19) entourent la voie de roulement, portées par le corps de la pince (22) et ne touchent pas le rail (2). Ce corps (22) de la pince est guidé sur le rail par des galets non-représentés sur la fig. 12.
L'élément de serrage (18) est mobile par rapport à la mâchoire (17), grâce à la série de bielles de serrage (19). La commande de ce mouvement se fait par l'intermédiaire d'un mécanisme comprenant un point d'oscillation (30), un levier (29), une bielle (32), des articulations (31) et d'une tige (28). Un vérin de blocage (24) composé d'un piston (27), d'un cylindre (25), fixé au corps (22) de la pince et d'un ressort (26).
En régime normal, la pression d'huile arrive par la canalisation (60) dans la chambre du vérin, pousse le piston en comprimant le ressort (26), jusqu'à sa butée. Ce mouvement a pour effet de retirer l'élément (18) de serrage de la pince et de libérer le rail. Lorsque la pression disparaît dans la canalisation (60), le ressort (26) chasse l'huile du vérin et par l'intermédiaire du mécanisme, pousse l'élément de serrage (18) de droite à gauche, tendant à diminuer le jeu entre les mâchoires (16 et 17) et la voie, ceci jusqu'à ce que ce jeu soit nul. Alors, la pince serre le rail.
L'effort généré par le dispositif est suffisant pour que, compte tenu des positions relatives des supports (20) et (21), les mâchoires (16 et 17) fléchissent pour épouser le rail, même s'il est circulaire et ceci d'autant mieux lorsqu'une force provenant du pont est exercée dans la direction des flèches (23). Le corps (22) de la pince est relié au pont par l'intermédiaire du bogie intérieur par un système de deux bielles (33) identiques, comprenant un ressort (37).
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Le dispositif à action transversale a tendance à déplacer transversalement le pont. Si le mouvement a lieu de droite à gauche, il provoque la compression des deux ressorts (37), des deux dispositifs (33) placés de part et d'autre de la pince de serrage du rail. Cet effort agit dans la direction des flèches (23). Il tend à augmenter le serrage de la pince, afin d'éviter que celle-ci ne glisse le long du rail. En effet, l'effort de serrage des mâchon- res de la pince est égal à celui de réaction des ressorts (37), divisé par la tangente de l'angle (103) existant entre l'axe longitudinal des bielles de serrage (19) et la perpendiculaire au rail.
Cet angle qui était de 300 environ lorsque
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la pince (15) était ouverte, soit dans la position représentée au dessin, est inférieur à 15 en position de serrage, après suppression des jeux. Or, env.l'inverse de la tangente de 150 est 3,73. Comme la pince agit sur les deux faces du rail, celle-ci est bloquée si le coefficient de frottement entre les mâchoires de la pince et le rail atteint et dépasse une valeur égale à l'inverse du double de la tangente de l'angle (103). Si l'angle est de 150 il Y a blocage dès que ce coefficient de frottement atteint une valeur de 0,13. Les mâchoires et les rails étant exécutés en aciers de haute résistance, le coefficient de frottement entre eux est de l'ordre de 0,3.
La pince, une fois serrée sur le rail, est bloquée pour des efforts agissant dans la direction des flèches (23).
Après la fin du déplacement du pont en direction de ces flèches, les ressorts (37) tendent à repousser vers l'arrière le pont et à le remettre dans la position qu'il avait initialement. Cependant, afin d'éviter que l'énergie de déformation des ressorts (37) ne soit intégralement retransmise au pont lors de leur détente, l'installation comprend un piston supplémentaire (35) coulissant dans un cylindre (34), prolongé par une tige (36) qui est fixée par une articulation (41) au bogie intérieur (47). La liaison (33) est liée au corps de la pince (22) par une articulation (41). Le cylindre (34) et le piston constituant une chambre reliée par un jeu de canalisations, à un réservoir (38). Ces canalisations comprennent un organe de restriction de débit (39) et un clapet de non-retour (40).
L'installation est disposée de telle façon que les mouvements de compression du ressort, soit ceux qui provoquent l'augmentation du volume de la chambre, ne soient pas freinés par l'huile
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qui peut passer à travers l'organe de restriction de débit (39) et le clapet (40). Les mouvements en sens opposé par contre, sont freinés puisque Je clapet (40) se ferme, l'huile devant alors traverser l'organe de restriction de débit (39). L'énergie de déformation emmagasinée dans le ressort est détruite en tout ou en partie, par une élévation de la température de l'huile.
Ce dispositif réduit l'importance des vibrations transmises au pont.
Pour tout déplacement du pont en sens contraire des flèches (23), la pince n'est plus autoserrante et peut glisser le long du rail (2) de droite à gauche.
Comme on l'a vu sur les fig. 6 et 7, chaque extrémité du pont comprend deux pinces de serrage (15) et deux dispositifs de liaison (33) montés symétriquement en bout de pont, ils agissent donc en sens opposé et ont pour effet de tendre à replacer le pont, après un séisme, dans la position qu'il avait au début du séisme, à savoir à l'instant où les pinces (15) ont été serrées sur les rails.
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DESCRIPTIVE MEMORY
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FILED IN SUPPORT OF A PATENT APPLICATION
OF INVENTION FORMED BY MECHANICAL CONSTRUCTION WORKSHOPS OF VEVEY S.A. for
Earthquake resistant device for industrial construction.
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Earthquake-resistant device for industrial construction
In all industrial enterprises which manufacture, handle or dispose of substances the uncontrolled dissemination of which could be extremely dangerous, it is important to take strict precautions in order to avoid - as far as possible - any damage whatsoever may occur to any element containing said products. These precautionary measures must not only take into account normal and special operating conditions, but also also extraordinary situations which could occur during a cataclysm, for example a violent earthquake. In these circumstances, all dangerous products must be confined to a suitable place.
The description which follows essentially relates to power stations for the production of electrical energy from reactors using nuclear fission and relates more particularly to the case of the fall of the bridge or of one of its elements, the mass of which is very large and which is placed above the reactor. This rotating or rolling bridge carries a lifting machine used for the assembly and disassembly of the machines. Precautions should also be taken so that the bridge does not come into contact with the building itself during an earthquake and cause damage to it, the consequences of which could be significant. It goes without saying that the invention can be used in cases other than those described here, in particular in various industries, such as, for example. the chemical industry.
More particularly, the invention relates to an industrial construction, the plan view of which is rectangular or circular, comprising at least one production device such as, for example. a machine, a boiler, a chemical reactor, an atomic reactor, a tank, a turbine, a compressor, and in addition a movable bridge above the production apparatus, provided with a lifting machine and brought to its ends by rollers which are fixed to it and roll on a rail, the bridge being an overhead crane if the industrial construction is circular, characterized in that the bridge comprises at least
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an element which, in the event of an earthquake, reduces the possibility of displacement of the bridge in industrial construction and connects the bridge to industrial construction in order to prevent it from falling,
respectively the deterioration of the industrial construction due to percussions which could occur between it and the bridge.
The 13 appended figures schematically represent various variants of the invention and all relate to a bridge comprising two parallel beams constituting a rectangle at the four corners of which are fixed the bearing rollers of the bridge, four seismic jacks with longitudinal action and 4 devices with transverse action. Other arrangements would have been possible, the bridge being able to comprise only one beam and anti-seismic elements which act only in one direction.
Figure 1 is a hydraulic diagram of the members located at one end of the bridge, illustrating a possible arrangement of the control means of the two systems whose actions are longitudinal and transverse to the bridge.
FIG. 2 is a single-wire electrical diagram of the organs triggering the action of the anti-seismic devices.
Figure 3 shows an earthquake detector.
Figure 4 is an elevational view of industrial construction at the height of the bridge.
Figure 5 is a plan view of the bridge.
Figure 6 shows a plan view of the arrangement of the two clamps with transverse action and their connections at one end of the bridge.
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FIG. 7 shows, in elevation view, the arrangement of the two clamps with transverse action and their connections to one of the ends of the bridge.
FIG. 8 schematically represents an earthquake-resistant cylinder with longitudinal action.
FIG. 9 represents an earthquake-resistant cylinder with longitudinal action equipped with a bogie and rollers rolling on a seismic track.
FIG. 10 represents a hydraulic diagram of a parasitic cylinder with longitudinal action where its oil supply is due to gravity and comes from a reservoir situated in a place whose level is sufficiently high relative to the bridge.
Figure II shows a hydraulic diagram of a seismic cylinder with longitudinal action equipped with relaxation devices.
Figure 12 shows a clamp for the carrier rail, with transverse action.
Figure 13 is a diagram of a double elastic connection, with rebound dampers, connecting the clamp of the rail to one end of a beam of the bridge.
The bridge is equipped with two different systems operating in parallel, the characteristics of each of which have been chosen according to its specific mission. One is essentially adapted to allow the whole, bridge and industrial construction, to withstand the longitudinal component - with respect to the bridge - of the earthquake, the other to the transverse component. These two actions are combined. The randomness of the direction of the earthquake is thus taken into account as also the response of the bridge to a vibration, response which depends on the direction of this vibration.
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Indeed, the natural frequency of the bridge with an excitation in longitudinal vibrations is clearly higher than the transverse natural frequency. To avoid resonance phenomena, a great stiffness of the seismic link with longitudinal action should be chosen and the elasticity of the link with transverse action should be increased.
The 13 appended figures represent the two systems minimizing the consequences of an earthquake. The bridge (3) composed of two parallel beams, is equipped at each end with a cylinder arranged radially with respect to the industrial construction if it is circular and longitudinally with respect to the bridge, if the industrial construction is rectangular, and on the other hand, a clamp for carrying the rail, clamp connected to the beam by means of the internal bearing bogie and an elastic connection, namely a "spring" which is freely compressible, but the trigger is braked, in order to destroy the energy stored in the spring during its compression.
The first of the two systems, composed of 4 radial cylinders, tends to establish a rigid connection between the building and the longitudinal axis of the bridge. The effect of this connection is to subject the bridge, whose longitudinal rigidity is very large, to the same oscillations-frequency, phase and amplitude-as industrial construction. The longitudinal vibrations of the bridge and the industrial construction are therefore synchronous. The second system, composed of 4 clamps connected to each end of the bridge, constitutes an elastic connection with rebound damper, and acts tangentially on the track in a direction transverse to the bridge. It tends to reduce the natural frequency of the transverse vibrations of the assembly - industrial construction and bridge.
This system tends to avoid the transverse drift of the bridge compared to industrial construction, drift which could occur during a prolonged earthquake. In other words, this system tends to return the bridge to the position it had at the start of the earthquake.
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LIST OF PARTS
1. industrial construction wall 2. bridge support rail 3. bridge 4. lifting winch 5. vertical axis of the enclosure 6. cylinder of the cylinder 7. piston of the cylinder 8. rod of the cylinder 9. seal high pressure 10. seismic bogie II. shoe with bearing surface 12. support roller on the seismic path 13. seismic path 14. main cylinder chamber 15. rail clamp 16. outer jaw 17. inner jaw 18. clamping element 19. connecting rods clamping 20. external jaw support 21. internal jaw support 22. body of the clamp 23. direction of action of the clamp connection device at the end of the bridge
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24. locking cylinder
25. cylinder
26. spring of the jack
27. piston
28. piston rod
29. lever
30. lever fixing pin
31. joints
32. link
33.
elastic connection device of the rail clamp
34. cylinder 35. piston 36. piston rod 37. spring 38. reservoir 39. flow restrictor 40. non-return valve 41. link articulation to the bogie 42. link articulation to the rail clamp 43 longitudinal axis of the bridge 44. hydraulic circuit 45. closing member 46. external bogie 47. internal bogie 48. tank 49. oil accumulator
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50. device for generating two pressurized oil supplies, one at BP, the other at MP
51. control solenoid valve
52. manual relaxation organ
53. pressurized oil generator
54. spring of the seismic cylinder 55. viscosity valve 56. non-return valve 57. HP safety valve 58. safety valve 59. automatic relaxation device 60. MP pipe 61.
BP line 62. low-pressure oil pumping group (BP) with safety valve, valve, switch-on pressure switch 63. medium-pressure oil pumping group (MP) with safety valve, valve, switch-on pressure switch 64. BP 65 network pressure contact. MP 66 network pressure contact. BP 67 oil accumulator. Industrial construction earth circuit 68. Electric accumulator 69. Fuse 70. Earthquake detector 71. Locking push button (located in the industrial construction) 72. electrical relay
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73. ammeter relay
74. release push button
75. blocking push button (located at the control station)
76. push button to control the operation of the control solenoid valve 51 (located on the deck)
77. pressurized oil generator cylinder
78.
pressurized oil generator piston
79. compression spring 80. MP chamber (medium pressure) 81. LP chamber (low pressure) 82. valve of the BP circuit 83. HP circuit (high pressure) 84. sockets for the connection of other earthquake-resistant cylinders with longitudinal action 85. sockets for the connection of the other clamps on the rail 86. oil accumulation MP 87. device for filling the accumulators (66;
86) with compressed gas 88. glass casing 89. filling tank 90. filling tube with throttle 91. cut 92. cup support 93. cut mercury 94. excess mercury 95. electrode 96. electrode
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97. rubber ring 98. fixing ring 99. pivot pin
100. law leverage. spring
102. angle of cut
103. angle of the connecting rods
Fig. 1 is a schematic assembly of the elements necessary for the operation of the two protection systems mounted at one end of the bridge. This figure firstly shows on the left a device generating two power supplies (50) composed of two pressurized oil pumping groups (62) at low pressure (BP) for example 3 bar and (63) at medium pressure ( MP), e.g. 30 bar.
Each comprises a safety valve (58) and discharges its oil into an accumulator (66; 86) where the pressurized oil accumulates and remains in this state thanks to a volume of compressed gas. This gas can be air, nitrogen, etc. It is injected through an upper pipe closed by a valve (87). The pump is in discontinuous service, it is controlled by a control member (64; 65) which causes the pump to switch on when the pressure, in the corresponding accumulator, drops and reaches a lower value, which fills the accumulator. This pump is stopped by the same element (64; 65) when the pressure reaches a higher value. These operations are repeated to maintain in each accumulator a sufficient volume of oil under pressure.
The BP low pressure accumulator (66) delivers its oil through a pipe which includes a check valve (82). This pipe (61) supplies at low pressure a chamber (81) of a pressurized oil generator (53) and, via a valve (56) and the high pressure circuit (83), the chamber (14) formed by the cylinder (6) and the piston (7) of the seismic cylinder with longitudinal action.
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The medium pressure (MP) accumulator (86) supplies, through a control solenoid valve (51) and a medium pressure circuit (60), the chamber (80) formed by the piston (77) sliding in the cylinder (78) of the oil generator (53) and that constituted between the cylinder (25) and the piston (27) of the locking cylinder (24) of the transverse action device. The detailed operation of this device will be described later in the figures.
12 and 13.
The piston (7) of the seismic cylinder with longitudinal action comprises a rod (8) which extends in the direction of the wall (1) of the industrial construction against which is fixed a seismic path (13). This track has the form of a vertical strip, arranged horizontally in the building and constitutes a circle which surrounds the building at bridge level, when the building is circular, and two parallel planes when the industrial building is rectangular.
The rod (8) ends with a shoe (11). It further comprises two levers (100) fixed to the rod by articulations, a spring (101) tends to bring these levers towards one another, levers which bear against the seismic path (13) via rollers (12) fixed at their ends.
The clearance existing between the bearing surface of the shoe (11) and the seismic path (13) is small.
Figure 1 also shows 3 feeders (84) and 3 at (85) from the pipes (61) and (60) respectively, feeders which are intended to connect the same devices from the other three ends of the bridge.
In normal operation, the two circuits (60) and (61) are under pressure.
There is a medium pressure in the chambers of the blocking cylinder (24) and (80) of the oil generator (53). The existence of this has the effect of exerting a force on the faces of the pistons (27) and (78) tending to push them down, at the end of their travel, and to compress their respective springs (26) and (79). A low pressure prevails in the chamber (14) of the seismic cylinder and causes on its piston (7) a weak push tending to press it against
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seismic voting (13). This thrust is taken up by the effect of the spring (101) and the levers (100). The support is made only by the rollers (12) which roll on the seismic track. There is no contact between the shoe (11) and this track. The crane or revolving crane includes 4 sets of seismic cylinders and blocking cylinders arranged at the 4 corners.
All these devices occupy corresponding positions.
A large earthquake causing sufficient acceleration of industrial construction, leads to the opening of an electrical circuit which supplies the solenoid valve (51). When this voltage disappears, the supply to the medium pressure circuit (60) is cut off and this circuit is exhausted. The pressure therefore drops suddenly in the chambers of the blocking cylinder (24) and (80) of the oil generator (53). This disappearance of the pressure in (80) causes an increase in the pressure in (81) which passes, for example. from 3 bar to 20 bar, due to the spring (79), the force of which develops only in the chamber (81) and causes this increase in pressure which is transmitted throughout the low pressure network (61), up to to the valve (82).
This increase in pressure has the effect of pressing the shoe (11) against the seismic path (13), the rollers (12) are separated by the play of the levers (100) and the extension of the spring (101). The cylinder (6) of the seismic cylinder is integral with the beam of the bridge. The pressure arriving through the valve (56) in the chamber (14) also lifts the ball of the valve (55) and presses it against its upper seat.
In this state, the chamber (14) is closed, the oil contained in it and in the piping (83) can no longer escape due to the position of the balls of the valves (55) and (56). Any axial thrust component of the earthquake tending to shorten the jack by displacement of the seismic path (13), integral with the industrial construction, is transmitted entirely to the bridge by the jack whose internal pressure increases considerably.
When the component of the earthquake has an opposite direction, and tends to move the seismic path from right to left, the piston (7) follows the same movement, the chamber (14) being permanently supplied with a flow of oil from the chamber (81) of the generator (53) and passing through the valve (56). The seismic cylinder therefore tends to elongate.
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As each bridge beam is equipped at each end with a cylinder of the same type and arranged symmetrically as shown in FIGS. 4 and 5, the cylinders at one bridge end tend to oppose the others. The total length of the bridge measured between the pads (11) which cannot approach but which can only move away from each other, therefore tends to increase and cause the bridge to tighten between the walls ( 1) industrial construction. Under these circumstances, any longitudinal vibration movement is transmitted directly from the building to the bridge, whose natural vibration frequency is very high, significantly higher than that of the earthquake. The bridge therefore tends to vibrate in synchronism with the earthquake at least as far as its longitudinal component is concerned.
The inertial forces acting on the bridge are equal to the product of its mass by the acceleration of the earthquake. The bridge is made integral with the building. As long as it withstands the earthquake, the bridge cannot fall, or violently strike the walls of industrial construction.
The blocking cylinder (24) acts, by means of a lever, on a clamp for clamping a rail, as shown in FIG. 12. This clamp is linked to the bridge by means of a spring, whose presence tends to lower the natural frequency of vibration of the bridge, in the transverse direction. The earthquake being over, the bridge can be, if necessary, restored to operating condition by reactivating the electro-valve (51).
Fig. 2 is a single-wire electrical diagram for controlling the solenoid valve (51). For safety reasons, the system operates by the disappearance of the current from the electro-valve (51), which causes the earthquake-resistant organs to operate. The installation includes a battery (68), a fuse (69), an earthquake detector (70) shown in Figure 3, (which will be described later), some relays (72; 73) and control pushbuttons ( 71; 74; 75; 76). In normal operation, all the contacts of the single-line line are closed, and the current flows from the battery, one pole of which is connected to earth (67), through all of the members to set the control solenoid valve ( 51) under voltage, one terminal of which is also earthed.
As already said before, to cause the commissioning of the para-
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seismic, it suffices to cut the voltage of the solenoid valve, which can be done by any organ in the diagram, namely the push-buttons (71;
75; 76), the pressure contacts of the medium pressure network (64) and (65), and other desired protection elements. If one of these members does not occupy its normal position, the solenoid valve (51) is de-energized, which activates the two earthquake protection devices.
Fig. 3 shows a possible embodiment of an automatic earthquake detector (70). The apparatus is placed in a chamber (88) consisting of a glass envelope where an air vacuum has been created. It includes a revolution cup (91) supported by crosspieces (92). This cup is filled with mercury (93). Two electrodes (95) and (96) made of stainless steel, soak in the mercury of the cup (93) and pass through the envelope where they are connected to the external electrical circuit. The device further comprises a filling tank (89) fixed to the upper part of the chamber (88), tank extending downwards by a filling tube (90) terminated by a constriction. The excess mercury is collected at the bottom of the tank in (94).
This contactor device is carried by means of a protective rubber ring (97), by a fixing ring (98) which can pivot around a horizontal axis (99). This ring (98) is rigidly linked to industrial construction. The angle (102) between the tangent to the outer edge of the cut (91) and the horizontal is chosen as a function of the acceleration from which an earthquake must cause the activation of the protective devices. In the event of an earthquake, the detector (70) is vibrated with industrial construction. If the accelerations are sufficient, the mercury (93) from the cup (91) is ejected from the latter, which cuts the electrical connection which previously existed between the electrodes (95) and (96), and causes the engagement of the protection systems.
After an earthquake, the repair of this device is carried out by pivoting the device around the horizontal axis, (99) by making it undergo a complete revolution on itself, counterclockwise. watch. In this case, all the mercury collected at the bottom of the device
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rotates around it and will be brought into the filling tank (89) from where it flows slowly through the constriction of the tube (90) in the cup (91).
Figs. 4 and 5 show the arrangement of a swing bridge in a circular industrial construction around the vertical central axis.
The longitudinal action cylinders (6) are placed at the level of the bridge beam, at the height of its center of gravity, and bear against the seismic path (13). In the plan view (fig. 5), the cylinders are arranged radially. The same drawings could have been established for a rectangular industrial construction.
Figs. 6 and 7 show one end of the swing bridge, the longitudinal axis of which is shown in (43), which comprises two beams which bear, by means of a balance, on two bogies (46) outside and (47) inside. The clamps (15) of the rail are located to the right of the verticals of each beam of the bridge and connected to these by an elastic device (33) and by means of the internal bogie (47) and the pendulum. Fig.
7, an elevation view shows that the clamp (15) is effectively connected to the bogie (47) by two elastic devices arranged symmetrically on each side of the rail and the inner bogie (47). Other solutions remain possible.
Fig. 8 shows in more detail an earthquake actuator which is equipped with a spring (54) tending to press the pad of the actuator (11) against the seismic path (13). In this embodiment, this track (13) is drawn in the form of a double-T iron fixed to the wall of industrial construction.
The pressure supply arrives via the pipe (44), lifts the valve (56) and enters the chamber (14). A valve (45) can be opened or closed. In the first state, it authorizes the shortening movements of the jack, and in the second position, it prohibits them. This valve can be executed in the form of a valve (55), as shown in Figure 1. The pressure in the chamber (14) is a function of the mass of the bridge and the acceleration that the earthquake has tend to give it.
This force can be considerable and the pressure in the particular case,
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very high, or even exceed 500 bar. The high pressure circuit (83) must be designed and constructed to withstand pressures of this nature.
The drawing also shows the presence of a high pressure seal (9), located between the piston (7) and the cylinder (8), and the existence of a spherical support located between the shoe (here) and the end of the rod (8), support allowing slight inclinations of the seismic path relative to the vertical and of the longitudinal axis of the bridge relative to the horizontal, for example following various flexions. In these figures, it has been accepted that the cylinder of the earthquake-resistant cylinder was fixed to the bridge and that the piston was carrying the support pad. A reverse construction would have been possible by connecting the piston to the bridge, and the shoe to the cylinder.
Fig. 9 shows another possible embodiment of the cylinder with longitudinal action. Here, the installation, instead of comprising a support pad, comprises a seismic bogie (10) equipped with two rollers (12) which roll on the seismic track (13). In the particular case, these rollers and the track must be resistant since the forces involved can be enormous.
Fig. 10 schematically shows another possible form of connection of an earthquake actuator which, in this case, is not equipped with an oil pump, and which has the advantage of being automatic by its very nature. The installation comprises a reservoir (48) placed on the deck, at a sufficient height above it to cause - by gravity - a pressurization of the oil.
This tank (48) is connected to the installation by a pipe (44) and to the jack (6) by two valves (55) and (56). The first named is a viscosity valve, consisting of a chamber in which a ball is placed. The clearance between the wall of the chamber and the ball is judiciously chosen as a function of the viscosity of the oil and the admissible speed of passage.
The second valve (56) authorizes all the flows which, coming from the tank, tend to lengthen the jack, and prohibits the reverse shortening rates of the jack. The operation is as follows: when the bridge moves in the construction the piston of the jack 1 whose body is secured to the bridge, must be able to move axially due to a possible non-parallelism of the
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bridge and seismic track tracks, in the case of a rectangular construction or non-concentricity of these tracks in the case of a circular construction. Under normal conditions, the movements are slow.
The device therefore allows slow shortening movements which cause a flow rate in the valve (55) sufficiently low so that the ball of the latter is not pushed against its upper seat. The speeds of movement of extension of the jack through the valve (56) are not limited. In the event of an earthquake, if the cylinder tends to lengthen, it can do so easily by gravity, the oil passing through the valve (56). This cylinder cannot be shortened freely, because if the speed is too high, it pushes the ball of the valve (55) against its upper seat making the chamber (14) watertight.
The installation may include an accumulator (49) subjected to a light oil pressure which has the effect of reducing the consequences of pressure drops in the piping (44) connecting the reservoir (48) to the valve (56) , during a rapid elongation movement of the jack.
Fig. It schematically represents another form of control of a jack which, similar to the previous one, includes some additional devices. A manual relaxation member (52) constituted by a valve makes it possible, after an earthquake, to remove the pressure prevailing in the interior chamber of the earthquake-resistant cylinder with longitudinal action. This pressure can also be gradually eliminated, for example through
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an automatic relaxation member (59) constituted by a long tubing of very small section. Finally, a safety valve (57) can be added to the high pressure circuit and prevent the pressure in the cylinder from exceeding a certain value.
The purpose of this valve is to prevent that during a strong earthquake, the forces which react from the bridge to the construction, do not exceed a value that this construction cannot bear. In this case, there will be a slight longitudinal displacement of the bridge with respect to the construction, the jack placed at the other end of the bridge lengthening by the amount by which the jack, too stressed, shortens.
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Figs. 12 and 13 show, in the case of an overhead crane, the device with transverse action. The same drawing could have been made for a swing bridge. More specifically, they represent the clamp (15) of the rail (2) and its connection device (33) acting transversely with respect to the bridge. According to FIG. 12, this clamp for clamping the rail comprises an outer jaw (16) bearing on its two end points (20), and an inner jaw (17; 18; 19) supported at a single midpoint (21 ). The latter jaw is made of a clamping element (18) of a series of clamping rods (19) and a support bar (20).
The radial angle (103) of the longitudinal axis of these connecting rods is approximately 300. These jaws (16 and 1 7; 18; 19) surround the track, carried by the body of the clamp (22) and do not touch the rail (2). This body (22) of the clamp is guided on the rail by rollers not shown in FIG. 12.
The clamping element (18) is movable relative to the jaw (17), thanks to the series of clamping rods (19). This movement is controlled by a mechanism comprising an oscillation point (30), a lever (29), a connecting rod (32), joints (31) and a rod (28) . A blocking cylinder (24) composed of a piston (27), a cylinder (25), fixed to the body (22) of the clamp and a spring (26).
Under normal conditions, the oil pressure arrives through the line (60) in the cylinder chamber, pushes the piston by compressing the spring (26), until it stops. This movement has the effect of removing the clamping element (18) from the clamp and releasing the rail. When the pressure disappears in the pipe (60), the spring (26) expels the oil from the jack and by means of the mechanism, pushes the clamping element (18) from right to left, tending to reduce the play between the jaws (16 and 17) and the track, until this clearance is zero. Then, the clamp clamps the rail.
The force generated by the device is sufficient so that, taking into account the relative positions of the supports (20) and (21), the jaws (16 and 17) bend to match the rail, even if it is circular and this of all the better when a force from the bridge is exerted in the direction of the arrows (23). The body (22) of the clamp is connected to the bridge by means of the internal bogie by a system of two identical connecting rods (33), comprising a spring (37).
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The transversely acting device tends to move the bridge transversely. If the movement takes place from right to left, it causes the compression of the two springs (37), of the two devices (33) placed on either side of the rail clamp. This effort acts in the direction of the arrows (23). It tends to increase the tightening of the clamp, in order to prevent it from sliding along the rail. Indeed, the clamping force of the clamps' jaws is equal to that of the reaction of the springs (37), divided by the tangent of the angle (103) existing between the longitudinal axis of the clamping rods (19 ) and perpendicular to the rail.
This angle which was about 300 when
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the clamp (15) was open, either in the position shown in the drawing, is less than 15 in the clamping position, after removing the clearances. However, the inverse of the tangent of 150 is 3.73. As the clamp acts on both sides of the rail, it is blocked if the coefficient of friction between the jaws of the clamp and the rail reaches and exceeds a value equal to the inverse of twice the tangent of the angle ( 103). If the angle is 150 there is blockage as soon as this coefficient of friction reaches a value of 0.13. The jaws and the rails being made of high strength steels, the coefficient of friction between them is of the order of 0.3.
The clamp, once tightened on the rail, is blocked for forces acting in the direction of the arrows (23).
After the end of the movement of the bridge in the direction of these arrows, the springs (37) tend to push the bridge backwards and return it to the position it had originally. However, in order to prevent the deformation energy of the springs (37) from being fully transmitted to the bridge when they are relaxed, the installation comprises an additional piston (35) sliding in a cylinder (34), extended by a rod (36) which is fixed by a joint (41) to the inner bogie (47). The link (33) is linked to the body of the clamp (22) by a joint (41). The cylinder (34) and the piston constituting a chamber connected by a set of pipes, to a reservoir (38). These pipes include a flow restriction member (39) and a non-return valve (40).
The installation is arranged in such a way that the compression movements of the spring, i.e. those which cause the volume of the chamber to increase, are not slowed down by the oil
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which can pass through the flow restriction member (39) and the valve (40). Movements in opposite directions, on the other hand, are braked since the valve (40) closes, the oil then having to pass through the flow restriction member (39). The deformation energy stored in the spring is destroyed in whole or in part, by an increase in the temperature of the oil.
This device reduces the amount of vibration transmitted to the bridge.
For any movement of the bridge in the opposite direction to the arrows (23), the clamp is no longer self-tightening and can slide along the rail (2) from right to left.
As seen in Figs. 6 and 7, each end of the bridge comprises two clamps (15) and two connecting devices (33) mounted symmetrically at the end of the bridge, they therefore act in opposite directions and have the effect of tending to replace the bridge, after a earthquake, in the position it had at the start of the earthquake, namely at the moment when the clamps (15) were tightened on the rails.