FR2708710A1 - Système et procédé d'obturation d'une tuyauterie. - Google Patents

Abstract

Il s'agit d'un système (14) pour obturation d'une portion de tuyauterie comprenant une boîte (1) munie d'un corps (2) et d'une partie démontable fixée au corps par une bride de raccordement (3). Il comporte une pièce amovible (15) d'obturation de la portion de tuyauterie munie d'un noyau (16, 35) de forme cylindrique ou sensiblement cylindrique dont la paroi cylindrique comporte au moins une gorge périphérique (17) dont le fond est relié à un canal interne (45), ladite gorge étant équipée d'un joint plein torique (18, 41) en matériau élastomère propre à se déformer radialement pour être en partie extrudé de la gorge, un couvercle (21) amovible fixable sur la bride de raccordement, et des moyens de raccordement du canal interne via le couvercle, avec un dispositif (23) de mise en pression.

Description

SYSTEME ET PROCEDE D'OBTURATION D'UNE TUYAUTERIE
La présente invention concerne un système pour obturation d'une portion de tuyauterie, ladite portion de tuyauterie étant du type comprenant une boîte munie d'un corps et d'une partie démontable fixée au corps par une bride de raccordement.

Elle concerne également un procédé d'obturation d'une portion de tuyauterie du type ci-dessus défini.

Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine des contrôles d'étanchéité d'un élément de tuyauterie, et notamment pour tester l'étanchéité des clapets de retenu à battant, ou clapet de non retour, de grande dimension, par exemple de diamètre interne supérieur à 300 mm.

On ne connaît pas actuellement de système réellement efficace d'obturation amovible d'une tuyauterie permettant de tester un clapet de retenue à battant de grande dimension.

La technique des pièges froids n'est pas en effet applicable dès que les dimensions des tuyaux sont importantes.

L'obturation par baudruche gonflable, que l'on introduit dans la tuyauterie avant de la mettre en pression n'est pas non plus satisfaisante car elle ne permet pas d'atteindre une pression suffisante dans le corps du clapet ainsi isolé pour réaliser les tests.

Or un défaut d'étanchéité pour ce type de clapet peut présenter des inconvenients au niveau de la sûreté et générer des pertes de production importantes.

Par exemple la mauvaise étanchéité des clapets de non-retour de liaison entre le circuit d'Injection de Sécurité (dit RIS) et le Circuit
Primaire Principal (dit RCP) d'un réacteur nucléaire peut engendrer, dans certains cas, des pertes de production d'électricité par an correspondant à un mois de fonctionnement pleine puissance du réacteur.

La découverte du défaut d'étanchéité d'un clapet uniquement après remplissage et mise en pression du circuit lors du démarrage d'une installation présente également des inconvénients.

Il convient en effet de vidanger alors au moins partiellement le circuit concerne pour réparer ou changer le clapet, ce qui entraîne, par conséquent, l'indisponibilité de l'installation.

La présente invention vise à fournir un système et un procédé d'obturation de tuyauterie répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle permet d'effectuer des tests d'étanchéité d'un élément de tuyauterie, et notamment d'un clapet de non-retour avant remontage définitif, de façon simple, efficace et aisée à mettre en oeuvre.

L'invention donne ainsi la possibilité de réaliser une intervention à un moment où les réparations éventuelles peuvent se faire en temps masqué, en profitant par exemple des périodes d'arrêt pour entretien annuel de l'installation.

Dans ce but, l'invention propose notamment un système pour obturation d'une portion de tuyauterie, ladite portion de tuyauterie comprenant une boîte munie d'un corps et d'une partie démontable fixée au corps par une bride de raccordement, caractérisé en ce que il comporte une pièce amovible d'obturation de la portion de tuyauterie munie d'un noyau de forme cylindrique ou sensiblement cylindrique dont la paroi cylindrique comporte au moins une gorge périphérique circulaire de section transversale constante dont le fond est relié à un canal interne, ladite gorge étant équipée d'un joint plein torique en matériau élastomère propre à se déformer radialement entre un état libre ou contracté, où le joint est sensiblement entièrement inséré dans la gorge et un état déformé ou dilaté, où le joint est en partie extrudé de ladite gorge, un couvercle amovible agencé pour être fixé de façon étanche sur ladite bride de raccordement, et des moyens de raccordement dudit canal interne via le couvercle, avec un dispositif de mise en pression.

Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - la section de la gorge est en forme de queue d'aronde, d'angle à la base compris entre de l'ordre de 89 et de l'ordre de 80 - la paroi cylindrique du noyau comporte deux gorges identiques espacées axialement l'une de l'autre - le système comporte de plus un circuit de raccordement du dispositif de mise en pression avec la surface du noyau située entre lesdites gorges, via le couvercle, et des moyens de contrôle de la pression sur ce circuit - ladite pièce comporte au moins une poignée de préhension latérale fixée à une des bases du noyau - le système comporte de plus un étrier de maintien de la pièce d'obturation dans la portion de tuyauterie, propre à être coincé dans ladite portion de tuyauterie d'un coté et fixé de façon amovible sur ladite pièce d'obturation de l'autre coté - le noyau de la pièce d'obturation est démontable en plusieurs parties.

L'invention propose également un procédé d'obturation d'une portion de tuyauterie comprenant une boîte munie d'un corps et d'une partie démontable fixée au corps par une bride de raccordement, caractérisé en ce que - on démonte ladite partie démontable, - on introduit dans la portion de tuyauterie via la bride ainsi ouverte, une pièce d'obturation muni d'un noyau de forme cylindrique ou sensiblement cylindrique dont la paroi cylindrique comporte deux gorges périphériques circulaires espacées l'une de l'autre et chacune équipée d'un joint plein torique en matériau élastomère inséré entièrement dans lesdites gorges et extrudable radialement en partie desdites gorges par mise en pression du fond desdites gorges, - on introduit via la bride, puis on fixe sur ladite pièce, un étrier de maintien de la pièce d'obturation dans la portion de tuyauterie, - on connecte par flexible un canal interne relié aux fonds des gorges avec un couvercle amovible, équipé d'une clarinette de répartition, - on raccorde ladite clarinette avec un dispositif de mise en pression du fond de gorges, et - on extrude partiellement les joints en appliquant une pression d'une valeur déterminée sur le fond des joints pour comprimer lesdits joints contre la paroi interne de la portion de tuyauterie.

Avantageusement, le procédé est également caractérisé en ce que, le noyau comprenant également un canal de raccordement d'un dispositif de mise en pression, via le couvercle, avec la surface du noyau située entre les gorges, - avant fermeture du couvercle on connecte également par flexible ledit canal avec la clarinette dudit couvercle, et - après extrusion partielle des joints, on applique une pression déterminée dans l'espace inter-joints, pour contrôler leur étanchéité.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif.

La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels - La figure 1 et une vue en coupe d'un clapet de non-retour muni d'un système d'obturation selon un mode de réalisation de l'invention, pour test d' étanchéité.

- La figure 2 est une vue de dessus du clapet et du système de la figure 1.

- Les figures 3 et 4 montrent deux vues schématiques en coupe d'un mode de realisation de la pièce d'obturation selon l'invention, respectivement en position effacée des joints, et en position extrudée des joints.

- La figure 5 est une vue latérale, en partie en coupe, du mode de réalisation de la pièce d'obturation plus particulièrement décrit ici.

- La figure 6 est une vue agrandie, en coupe, de la partie périphérique munie de gorges de la figure 5.

- La figure 7 est une vue selon VII de la figure 5.

- Les figures 8 et 9 montrent respectivement une vue latérale et une vue de face d'un mode de réalisation de l'étrier de maintien d'une pièce d'obturation selon l'invention.

La figure 1 montre une boîte à clapet 1 de non-retour.

La boîte 1 comprend un corps 2 venu de fonderie, un couvercle démontable (non représenté) agencé pour être fixé de façon étanche sur une bride de fixation 3, munie de deux joints d'étanchéité toriques, de façon connue en elle-même.

Des gougeons 5 de fixation du couvercle sont prévus. La boîte comprend par ailleurs un siège 6 de soupape rapporté et usiné, sur lequel repose un battant 7 usiné, mobile, formant clapet.

Le battant 7 est constitué par un disque 8, par exemple en matière fibreuse, fixé à un bras 9 de pivotement autour d'un axe 10 solidaire du corps 2, et propre à s'ouvrir dans la direction 11 du sens du fluide passant par la boîte 1 en exploitation.

Le corps 2 comprend par ailleurs une portion de raccordement 12 à une tuyauterie amont (non représentée) et une portion de raccordement 13 à une tuyauterie aval (non représentée).

La boîte 1 est équipée d'un système 14 selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici.

Le système 14 comporte une pièce d'obturation 15 amovible, munie d'un noyau 16 de forme cylindrique, par exemple en acier inoxydable, de diamètre externe légèrement inférieur, c'est-à-dire par exemple de l'ordre de 3 à 6 mm, au diamètre interne de la portion de raccordement 13 à la tuyauterie aval.

Ce jeu autorise notamment la mise en place de la pièce d'obturation dans tous les corps de boîte bruts de fonderie, compte tenu des tolérances de fabrication.

La pièce 15 comprend deux gorges identiques 17 espacées axialement l'une de l'autre par exemple de 5 cm.

Chaque gorge est équipée d'un joint torique 18 en matériau élastomère, par exemple en matériau connu sous la marque VITON de dureté de quelques dizaines de shores, par exemple 80 shores.

Ces joints permettent de compenser l'écart de diamètre entre le noyau de la pièce et la tuyauterie, par extrusion en dehors des gorges, partielle et contrôlée par pression comme on le verra ci-après.

Ces deux joints définissent entre eux avec la paroi de la tuyauterie un espace inter-joints 18'.

Le système 14 comprend un étrier 19 de maintien de la pièce dans la boîte 1, par exemple en acier inoxydable.

Un tel étrier est necessaire en cas d'absence d'appui naturel pour la pièce, dans la partie avale du clapet.

Mais il existe également des tuyauteries qui possèdent un épaulement interne pouvant servir d'appui. Dans ce cas, l'étrier n'est plus utile.

L'étrier 19 est agencé pour épouser la forme interne de la boîte 1. Il est fixé sur la pièce d'obturation par l'intermédiaire d'une tige filetée 20, axiale, également en acier inoxydable et calculée pour résister à la contrainte de mise en pression souhaitée lors du test du clapet.

Le système 14 comprend par ailleurs un couvercle 21 amovible assurant l'étanchéité du clapet au moyen des deux joints toriques 4 insérés dans deux gorges 22 de section transversale trapézoïdale réalisée dans la face supérieure de la bride de fixation 3.

Le couvercle est fixé par les gougeons 5, de façon identique au couvercle d'obturation du clapet en fonctionnement.

Enfin le système 14 comprend des moyens 23 de raccordement d'un dispositif 24 de mise en pression d'un fluide, en l'occurrence de l'eau déminéralisée, d'une part avec le fond des gorges 17, via un flexible 25, ainsi qu'avec l'espace inter-joints 18', via un flexible 26, et avec l'espace interjoints 4', et d'autre part avec l'espace interne 27 délimité par le corps 2 de la boîte, la pièce 15 et le battant 7.

Pour ce faire, les moyens 23 comprennent une clarinette 28 équipée de quatre réseaux de tuyaux 29, 30, 31 et 32, chacun muni d'une vanne de réglage.

Le réseau 29 permet de s'assurer de l'étanchéité des inter-joints 4' et 18', via une bifurcation 29' également muni d'une vanne de réglage pour les joints 4 et, comme on l'a vu, via le flexible 26 pour les joints 18. Le réseau comprend également un manomètre de contrôle.

Le réseau 30 assure la mise en pression pour extrusion des joints de la pièce 15 via le flexible 25. I1 est également muni d'un manomètre permettant de vérifier la stabilité de la pression.

Les réseaux 31 et 32, quant-à-eux, alimente et évente respectivement l'espace interne 27. Un manomètre de précision pour contrôler la pression est ici également prévu, par exemple sur le réseau 32.

Les moyens de mise en pression sont par exemple constitués par une pompe d'épreuve hydraulique 33 connue en elle-même, situee à distance et reliee à la clarinette 28 via une tuyauterie flexible 34.

Pour compléter cet équipement, une pompe mobile (non représentée) avec inversion de marche et munie d'un réservoir permettant le remplissage et la vidange de la boîte est prévue, par exemple sur un chariot.

La figure 2 est une vue de dessus de la figure 1. Le nombre de gougeons de fixation, répartis angulairement, est par exemple de huit, la clarinette 28 et les réseaux 29 à 32 étant solidaires du dessus du couvercle 21 auquel ils sont intégrés.

La clarinette est reliée aux pompes via le flexible 34.

Les figures 3 et 4 montrent deux vues en coupe d'un mode de realisation du noyau 35 d'une pièce d'obturation selon l'invention démontable en trois parties, à savoir deux plaques cylindriques 36 et 37 d'extrémité et une partie centrale 38 également cylindrique et de même diamètre.

Les plaques 36 et 37 comprennent chacune une face intérieure 36' et 37' qui se termine, à sa périphérie par un pan incliné dirigé vers l'extérieur de la plaque et présentant un angle obtu avec le reste de ladite face, par exemple de 188 30', sur une longueur de 2 cm.

La partie centrale 38 présente quant-à-elle deux faces parallèles 38' et 38" aptes à coagir avec les faces 36' et 37' et terminée à leur périphérie par un évidement présentant une paroi cylindrique et une paroi circulaire en pan incliné avec un angle de 188 30 de sorte que, lorsque les parties 36, 37 et 38 sont fixées coaxialement les unes contre les autres, deux gorges annulaires 39 et 40 de section en queue d'aronde, présentant un angle à la base de 88ç30 soient constituées.

Une telle disposition en trois parties permet un montage aisé sans risque d'endommagement, des joints toriques 41 dans les gorges, avant fixation des plaques d'extrémité, en les enfilant simplement sur les parties correspondantes de la partie centrale 38, directement accessibles.

La pièce d'obturation comprend par ailleurs un canal 42 connectant la surface 43 entre les gorges 39 et 40 avec un orifice de sortie 44 débouchant sur la face latérale extérieure 37" de la plaque 37, propre à être raccordé de façon amovible, par flexible, au dispositif de mise en pression, comme on l'a vu.

Elle comprend également un canal 45 de connexion des fonds de gorges 46 et 47 avec un second orifice 48 débouchant également sur la face latérale extérieure 37", propre à être raccorde au dispositif de mise en pression.

La figure 3 donne l'état de la pièce d'obturation au repos.

Les joints 41 sont entièrement ou sensiblement entièrement insérés dans les gorges 39 et 40 et présentent chacun une paroi périphérique tangente au fond et aux faces latérales desdites gorges contre lesquelles ladite paroi est legèrement en pression.

La figure 4 montre l'état de la pièce d'obturation en fonctionnement pour assurer 1 'étanchéité.

Une pression par exemple de 15 bars est appliquée au fond des gorges, via le canal 45.

La poussée s'effectue sur la demi circonférence située sur l'intérieur des joints.

Ceux-ci se déforment comme représenté sur la figure, le profil particulier des gorges permettant de compenser la diminution de section des joints lors de l'extrusion partielle et d'accroître ainsi l'étanchéité sur les faces des gorges.

Le canal 42 permet d'appliquer une pression dans l'espace inter-joints 48 délimité d'une part par les joints 41 extrudés et d'autre part par les parois internes et externes respectivement de la tuyauterie et du noyau. La pression inter-joint permet de limiter la pression différentielle (espace inter-joints, pressions de test) sur les joints et de contrôler leur étanchéité (via le manomètre mentionné ci-dessus).

Le retour des joints à leur état initial s'effectue par dépressurisation du circuit, les joints reprenant leur configuration d'origine par simple élasticité.

Les figures 5, 6 et 7 donnent des schemas plus détaillés d'un mode de réalisation de la pièce d'obturation 50 selon l'invention.

La figure 5 montre un noyau 51 muni de deux gorges 52 séparées l'une de l'autre par une lame cylindrique 53 de faible dimension par exemple de 1 cm d'épaisseur.

La communication du canal 45 avec les fonds des gorges s'effectue par quatre orifices 54 repartis radialement et débouchant symétriquement sur la partie la plus extérieure de la gorge.

La pièce comprend de plus, de part et d'autre, deux poignées de préhension manuelle 55 pour la mise en place et le démontage de ladite pièce dans la portion de tuyauterie.

La figure 6 est une vue detaillée des gorges de la pièce de la figure 5. L'angle A entre le plan perpendiculaire au fond de la gorge et les faces de ladite gorge en queue d'aronde, est compris entre de l'ordre de 1" et de l'ordre de 10 par exemple égal à 10301.

Les figures 8 et 9 montrent une vue latérale et une vue de face d'un étrier 56 selon un mode de réalisation de l'invention.

L'étrier 56 est en acier inoxydable et épouse la forme interne 57 (en trait mixte sur la figure) de la boîte du clapet à tester.

Il comprend deux jambes latérales 58 identiques, symétriques par rapport au plan central de la boîte.

Chaque jambe est formée d'une plaque sensiblement en forme de L, reliee à l'autre jambe par son sommet 60 et par une entretoise 61 munie d'un orifice ou d'une encoche 62 de passage de la tige filetée de fixation de la pièce d'obturation 63 avec l'étrier.

L'étrier 56 est muni, sur toutes ses faces de contact avec la tuyauterie, de portions 64 en nylon, insérées dans des gorges rectangulaires 62 prévues sur les tranches supérieure et inférieure des branches du L des jambes, pour répartir les forces s'exerçant sur le corps et éviter une déformation locale de la boîte de clapet.

On va maintenant décrire le fonctionnement du système décrit ci-dessus, appliqué au test de l'étanchéité d'un clapet de retenue à battant, par exemple du type connu sous la dénomination BOWIER
DARLING de Diamètre Nominal 300 mm (DN300 > , en faisant plus particulièrement référence à la figure 1.

Après ouverture du couvercle de la boîte du clapet (vidangée), on introduit et on met en place dans la portion de tuyauterie 13, la pièce d'obturation 15 saisie par sa poignée de préhension amovible, poignée que l'on dépose ensuite.

L'étrier 19 est alors à son tour mis en place, puis fixé sur la pièce 15 par vissage manuel de la tige filetée 20.

On suspend alors le couvercle amovible 24 au palan utilisé pour l'ouverture de la boîte et on connecte les flexibles 25 et 26 de la pièce au couvercle de test 21. Des raccords rapides, par exemple du type connu sous la dénomination STAUBLI, sont prévus à cet effet.

Le couvercle étant toujours suspendu au palan, on raccorde la pompe à épreuve 33 aux réseaux 29 et 30.

On met ensuite en pression d'abord les joints 18, par exemple sous 15 bars, puis l'inter-joint 18', sous 5 bars.

On vérifie à chaque fois l'absence de fuite aux manomètres de façon connue en elle-même.

On fixe ensuite le couvercle en serrant les gougeons 5, sans forcer.

On remplit alors en eau le volume interne 27 via le réseau 31, tout en éventant via le réseau 32, à l'aide de la pompe de remplissage.

On fixe ensuite de façon étanche le couvercle 21, métal contre métal, et on vérifie l'étanchéité des joints 4 en testant 1 l'inter-joint 4' via le réseau 29'.

La pression de l'inter-joint 4' est par exemple également et pour ce faire fixée à 5 bars.

Enfin on effectue le contrôle d'étanchéité du battant du clapet proprement dit.

Pour ce faire, après raccordement du réseau 31 à la pompe à épreuve 33, on monte en pression l'intérieur 27 du corps à 10 bars, via ledit réseau 31, après ventage complet du corps de la boîte via le réseau 32.

On vérifie ensuite les pressions inter-joints en notant les anomalies et les baisses éventuelles de pression au cours du temps, par exemple sur 10 minutes.

Une fois les mesures de test effectuées, on dépose le système après degonflage des différents circuits. Ensuite on répare ou on change le clapet s'il y a lieu.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Système (14) pour obturation d'une portion de tuyauterie, ladite portion de tuyauterie comprenant une boîte (1) munie d'un corps (2) et d'une partie démontable fixée audit corps par une bride de raccordement (3), caractérisé en ce que il comporte une pièce amovible (15,50,63) d'obturation de la portion de tuyauterie munie d'un noyau (16,35) de forme cylindrique ou sensiblement cylindrique dont la paroi cylindrique comporte au moins une gorge périphérique (17,39,40,52) circulaire de section transversale constante dont le fond est relié à un canal interne (45), ladite gorge étant équipée d'un joint plein torique (18,41) en matériau élastomère propre à se déformer radialement entre un état libre ou contracté, où le joint est sensiblement entièrement inséré dans la gorge et un état déformé ou dilaté, où le joint est en partie extrudé de ladite gorge, un couvercle (21) amovible agence pour être fixé de façon étanche sur ladite bride de raccordement, et des moyens de raccordement du canal relié au fond de la gorge de la pièce d'obturation, via le couvercle, avec un dispositif (23) de mise en pression.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale de la gorge est en forme de queue d'aronde, d'angle à la base compris entre de l'ordre de 88 .30 et de l'ordre de 80 .

3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi cylindrique du noyau comporte deux gorges identiques espacées axialement l'une de l'autre.

4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que il comporte de plus un circuit (42,26,29) de raccordement du dispositif de mise en pression avec la surface du noyau située entre lesdites gorges, via le couvercle, et des moyens de contrôle de la pression sur ce circuit.

5. Système selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce comporte au moins une poignée (55) de préhension latérale fixée à une de ses bases.

6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comporte de plus un étrier (19,56) de maintien de la pièce d'obturation dans la portion de tuyauterie, propre à être coincé dans ladite portion de tuyauterie d'un coté et fixé de façon amovible sur ladite pièce d'obturation de l'autre coté.

7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau de la pièce d'obturation est démontable en plusieurs parties.

8. Procédé d'obturation d'une portion de tuyauterie comprenant une boîte (1) munie d'un corps (2) et d'une partie démontable fixée au corps par une bride de raccordement (3), caractérisé en ce que - on démonte ladite partie démontable, - on introduit dans la portion de tuyauterie via la bride ainsi ouverte, une pièce d'obturation (15) munie d'un noyau (16) de forme sensiblement cylindrique dont la paroi cylindrique comporte deux gorges périphériques (17) circulaires espacée l'une de l'autre et chacune équipée d'un joint plein torique (18) en matériau élastomère inséré entièrement dans lesdites gorges et extrudable radialement en partie desdites gorges par mise en pression du fond desdites gorges, - on introduit via la bride, puis on fixe sur ladite pièce, un étrier (19) de maintien de la pièce d'obturation dans la portion de tuyauterie, - on connecte par flexible (25) les fonds des gorges avec un couvercle amovible (21) équipé d'une clarinette (28) de répartition, - on raccorde ladite clarinette avec un dispositif de mise en pression du fond de gorges, et - on extrude partiellement les joints en appliquant une pression d'une valeur déterminee sur le fond des joints pour comprimer lesdits joints contre la paroi interne de la portion de tuyauterie.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, le noyau comprenant également un canal de raccordement (42) d'un dispositif de mise en pression avec la surface du noyau située entre les gorges, - avant fermeture du couvercle on connecte également par flexible ledit canal avec la clarinette dudit couvercle, raccordée par flexible avec le dispositif de mise en pression , et - après extrusion partielle des joints, on applique une pression déterminée dans l'espace inter-joints, pour contrôler leur étanchéité.

10. Application du système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, au contrôle de l'étanchéité d'un clapet de retenue à battant.