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ENSEMBLE DE RUPTURE ET PROCEDE DE LI8ERATION DE PRES-
SION.
La presente invention concerne un procédé et ensem- ble de sécurité à libération de pression, du type à rup- ture, permettant de libérer une pression différentielle positive prédéterminée dans une direction et/ou uhe pression différentielle negative prédéterminée dans la direction opposée.
D'une manière générale, les dispositifs de libéra- tion de pression connus comportent un disque de rupture supporté entre une paire de brides ou éléments supports complémentaires qui sont eux-mêmes reliés à un raccord de sécurité d'une enceinte ou système contenant le fluide pressurisé. Lorsque la pression à l'Interieur de l'enceinte ou de l'installation dépasse la pression de rupture prédéterminée prévue à la construction du disque. de rupture, ce dernier se rompt afin de provoquer la libération du fluide pressurise.
Divers procédés et dispositifs bidirectionnels de liberation de pression ont déjà été proposés, par exemple dans les US-A-3091 359:44 079 H54 ; 4 301 93A et 4 479 587, ces dispositifs comprenant un element d'etan- chéité flexible disposé de manière adjacente à un élément de rupture perforé. Lorsqu'une pression differentielle positive prédéterminée s'exerce contre cet ensemble, l'élément de rupture se rompt, provoquant eqalement la rupture de l'élément d'étanchsite et, par suite, la
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pression peut être libérée au travers de l'ensemble.
Lorsqu'une pression différentielle neqative s'exerce à travers les perforations de l'element de rupture sur l'élément d'étanchéité. ce dernier est amené en contact avec des moyens tranchants adjacents qui entrainent la
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coupe de l'éliment d'étanchéité et, par suite, la libé- ration de la pression différentielle négative. Das la presente description, l'expresson "pression différen- tielle positive"est utilisée pour désiqner un état dans lequel la pression dans une première zone sur un côté de l'ensemble à disque de rupture est supérieure à la pression atmosphérique et est nettement plus élevée que la pression dans une seconde zone sur l'autre côté.
L'expression"pressondifférentiellenégative"estutilisée pour désigner l'état dans lequel la pression différen- . tielle est supérieure dans la seconde zone a cel. le l'Interieur de la première zone. Bien qu'une pression différentielle néqative puisse résulter du fait que la pression dans la seconde zone est nettement supérieure à la pression atmosphérique et à/ou supérieure à la pression atmosphérique dans la première zone, elle est cependant plus spécialement 1e résultat du fait de la présence d'un vide dans la première zone et d'une pression égale à la pression atmosphérique ou leqerement supérieure dans la seconde zone.
Bien que les procédés et dispositifs bidirectionnels proposés ice jour aient été utilisés rie manière satisfaitante, on se trouve confronté à certains problèmes lorsqu'une libération de pression differen- tielle negative est exiqée à des niveaux spécifiques très faibles, par exemple lorsqu'une enceinte sous pression fonctionne normalement avec une pression interne considérable et exiqe une libération de oression différentielle positive à un niveau normal et une libératon différentielle de pression négative à un niveau tres bas, par exemple lorsqu'un vide produit à l'interieur de l'enceinte entraine une pression différentielle négative comprise entre iaemm et 230 mm d'une colonne d'eau (0, 27 à 0,61 bar),
aucune ouverture ne devant se pro-
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duire jusqu'à ce que la pression differentielle negative dépasse 100 mm de colonne d'eau. Malqré les dispositifs et méthodes connus a ce jour" il se produit tres souvent une perforation prématurée de l'élément d'étanchéité et une pression différentielle nqative inférieure à celle désirée, ce qui entraine des arrêts et remplacements fréquents inutiles.
La présente invention vise surmonter ces inconvenients.
D'une maniere générale. l invention concerne donc un ensemble de sécurité à liberation de pression adapte pour être fixé dans une zone de libération de pression
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pour permettre un ? décharge de fluide sus prRsion c'nt'rss une premiere et une seconde zone sous pression, à une pression diff4rentielle néqative prédéterminée lorsque la pression dans la seconde zone est plus enlevée que celle dans la première zone, ledit ensemble comprenant un élément d'étanchéité flexible, un élément de retenue positionné de manière adjacente d'un côté dudit élément d'étanchéité et qui peut être relié à la seconde zone sous pression et Dermet de maintenir l'élément d'étanchéité dans une première position et ce.
jusqu'à ce qu'il soit dégagé de l'élément de retenue lorsqu'une pression différentielle négative prédéterminée s'exerce à travers ledit élément d'étanchéité ainsi qu'un moyen de découpe permettant de couper l'élément d'étanchéïte, cet élément de decoupe étant disposé de manière adjacente du coté de l'element d'étanchéïté opposé à l'élément de retenue et espacé de ce dernier de telle sorte que l'element d'etanchelte ne puisse être en contact avec les moyens coupants tant qu'il n'est pas dégagé de l'element de retenue.
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Grâce à une telle structure, il est possible d'ob- tenir une ouverture precise et sure et ce, avec une pression différentielle négative déterminée très faible ainsi que d'avoir une liberation de pression totale. En outre, l'ensemble peut être facilement nettoyé sur place.
Avantaqeusement, l'element de retenue comporte un bouton de retenue fixe à l'élément flexible d'étanchéïté
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et une oince L ressort en prise avec lui-Le bputon e retenue fix ä l'Element d'etancheite compronri de préférence une'tige verticale comportant une tete de plus grande dimension ä son extrémité livre et la oince à ressort comporte une paire de iambes espacées pouvant être engagées en dessous de ladite tête pour retenir l'élément d'étanchéité flexible dans sa première position mais pouvant fléchir de manire à libérer la tete lorsqu'une pression negative prédéterminée est atteinte.
Lorsqu'une pression differentielle positive ainsi qu'une pression différentielle negative doivent etre libérées par 1'ensemble. un élément de rupture perforé peut être dispose de-manière adjacente'a un cÏté de l'élément d'étanchéité pour entraïner la rupture lorsqu'unepressiondifférentiellepositiveprédéterminée est exercée à travers ledit element d'etancheite.
L'invention concerne également un procédé de libé-
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ration de pressions différentielles prédeterminées positives et/ou négatives, entre une premiere et une seconde zone utilisant un ensemble de libération de pression conforme à l'invention.
La présente invention et les avantages qu'elle adporte seront cependant mieux comoris grâce â la descrip-
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tion qui suit et de l'exemple de réalisation donne ciaprès à titre indicatif mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en plan de dessus d'un mode de réalisation d'un ensemble de libération de pression bidirectionnel conforme à'la'présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure l ; - la figure 3 est une vue en coupe selon la liqne
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3-3 de la figure 2 :
- la figure 4 est une vue en perspective éclatée des principales parties de l'ensemble illustré par les figures 1 à 3 ; - la figure 5 est une vue similaire ä la figure 2 montrant l'ensemble après rupture lors de la présence d'une pression differentielle positive : - la figure 6 est une vue agrandie d'une partie de l'appareil illustré à la figure 1 : - la figure 7 est une vue agrandie d'une partie de l'appareil illustre à la figure 2 : - la figure 8 est une vue similaire à la figure 7 montrant l'appareil après fonctionnement partiel et, - la figure 9 est une vue similaire ä la figure 2 montrant l'ensemble'après rupture lors de la présence d'une pression differentielle negative.
Si l'on se reporte aux figures annexées et plus particulierement aux figures 1 à 4, l'ensemble ä libération de pression bidirectionnel conforme à l'invention, ensemble désigné par la. référence générale (10), compor-
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e te une paire d'elements supports complémentaires carrés (12) et (14) qui sont maintenus ensemble par l'interme- diaire de boulons (16). Les têtes des boulons (16) sont de préférence noyées dans l'élément support (14) et les parties filetées desdits boulons s'étendent à l'inté-
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rieur de parties filetées (non représentées) prévues dans l'element support (12).
Les éléments supports (12) et (14) forment des sur- faces planes et annulaires (18) et (20) entre lesquelles sont serrés un élément d'étanchéité flexible circulaire (22), un élément de protection perforé (24) et un élé- ment de rupture perforé (2'6). Ainsi que cela ressort plus particulièrement de la fiqure 4, l'element d'etan- chéité (22) est de preference realise dans une matiere plastique flexible et comporte une partie en forme de dôme (28) reliée à une partie plane annulaire (30), un élément de liaison (32) étant fixé au centre ou à proxi- mité de la partie en forme de dome (28).
L'é1ément de liaison (32) est montré plus en detail aux fiqures 7 et
8 et comporte une base (34) qui est collée ou fixée par tout autre moyen approprié à l'élément d'étanchéité flexible (22). Une tige (36) verticale de petit diamètre est fixée à 1a base (34), une tête (38) en forme de bouton de plus grande dimension, étant réalisée à l'extr4- mité supérieure de la tiqe (36).
L'élément de protection (24) comporte également une partie en forme de dome (40) reliee a un rebord annulaire plat (42) et est eqalement de préférence forme ä base d'une matière plastique flexible. La partie en forme de dome (40) comporte une ouverture circulaire centrale (44) avec une pluralité de fentes (46) qui s'étendent de manière radiante vers la base et se terminent au voisinage de la périphérie de la partie en forme de dome (40).
L'élément de rupture (26) comporte également une partie annulaire plate (50) reliée à une partie en forme de dome (48) comportant des ouvertures (52) espacées,
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disposées autour d'une partie centrale, et qui sont reliées par une fente (54) à l'une des ouvertures addi- tionnelles (56) disposées ä l'Interieur de la périphérie de la partie en forme de dome (46). Les ouvertures (52) et (56) et les fentes (54) divisent la partie en forme de dome (48) en plusieurs secteurs (57) à l'intérieur desquels sont réalisées une pluralité d'orifices (58).
Un bouton de retenue (62) est positionné au-dessus de l'ouverture centrale (60) de la partie en forme de dome (48), cet ensemble comprenant un ressort (64) et une base (66). La base (66) est fixee en un point unique à l'interieur de l'un des secteurs (56) par l'intermediaire d'un point de soudure (68) de telle sorte que lors de la rupture de l'element de rupture (26) entre les ouvertures (52), les secteurs (56) soient libres de se courber vers le haut, le bouton de retenue (62) restant fixé à l'un des secteurs ainsi que cela ressort de la figure 5.
Les fentes (46) de l'élément de protection (24) sont disposées de maniere à être décalées des fentes (34) de 1121ément de rupture (26). L'élément de protection (24) est disposé de manière à recouvrir les fentes (54), les ouvertures (52), les ouvertures (56) et les orifices (58) dans l'élément de rupture (26) et protege egalement l'element d'étanchéité (22) pour éliminer des défauts dus à l'abrasion et ä des coupures sur les bords des fentes, ouvertures et orifices.
L'élément de protection (24) ne donne pas de résistance a la rupture à l'ensemble (10) dans d'autres directions étant donné que les secteurs définis par les ouvertures (44) et des fentes (46) ne sont pas reliés ensemble.
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Si l'on se réfère encore aux figures 1 à 3, l'en- semble (10) comporte une structure (70) formant une lame coupante reliée à l'élément support (12) et permettant de découper l'element d'étanchéité (22) lorsqu'il vient en contact avec lui. La structure de la lame coupante peut avoir différentes formes et peut tre constituée d'un element indépendant de l'ensemble (10), non relié à l'élément support. De même, les éléments supports (12) et (14) peuvent être complètement éliminés, les divers autres- composants, y compris les moyens de découpe, -6tant alors serrés, entre les flasques conventionnels de conduite ou similaires.
La structure (70) illustrée-comporte trois lames coupantes (72) s'étendant radialement, les extrémités internes de ces lames étant reliées les unes aux autres à un sommet (74) alors que les extrémités externes sont reliées à l'élément support (12). La structure (70) est espacée de l'élément d'étanchéité (22), ce qui permet d'éviter que les lames coupantes soient en contact avec cet element d'étanchéité lorsque le bouton de maintien (32) est enclenché avec le bouton de retenue (62). En outre, ainsi que cela ressort plus clairement de la figure l, le sommet (74) est décalé par rapport au bouton (32) de telle sorte que lors de la découpe de l'element d'étanchéité (22) par la structure à lames coupantes (70), ledit bouton (32) n'entre pas en contact avec les lames coupantes.
Cela peut etre obtenu en disposant les boutons (32) et (64) légèrement décalés par rapport au centre tandis que le sommet (74) est positionné sur le centre.
Ainsi que cela ressort des figures 6 et 7, le bouton de retenue (62) comporte une base (66) avec une partie cylindrique centrale verticale (SO) reliée à un re-
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bord annulaire (82) dont la périphérie extérieure est tournée vers le haut de maière à former un bord de retenue courbé (84) pour maintenir le ressort (64) en position. Le ressort (64) comporte un element résilient allongé présentant des parties extrêmes disposées en opposition ayant la forme d'un U courbe (86) reliées ensemble par une partie intermédiaire (88) retenue par le bord (84) de la base (66).
Les jambes (85) les plus internes des parties courbées en U (86) s'étendent à travers des ouvertures latérales (90) dans la partie cylindrique (80) de manière à retenir l'extremiste de grand diamètre (38) du bouton (32). La résistance du ressort (64) et les dimensions du bouton (32) sont complémentaires et sont telles que lorsque l'on exerce une force prédéterminée vers le bas sur le bouton (32), les jambes (85) du ressort (64) soient écartées en force et que le bouton (32) soit relâché ainsi que cela est montré à la figure 8.
Dans l'ensemble constituant la structure (10), l'élément d'étanchéité flexible (22), l'élément de protection perforé (24) et l'élément de rupture perforé (26)
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sont positionnés ensemble les uns contre les autres et le bouton (32) fix < al'élément d'etanchéité (22.) est disposé de telle sorte qu'. il traverse l'ouverture (60) prévue à l'intérieur de l'élément de rupture (26) et vienne s'enclencher avec le bouton de retenue (62) qui assure donc son maintien.
Les elements (22, 24 et 26) sont serrés de manière étanche entre les éléments supports (12) et (14) et la structure à lames coupantes (70) est disposée sur le côté de l'élement d'etanchéité (22) opposé aux elements (24) et (26).
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Les éléments supports (12) et (14) ont des formes et dimensions complémentaires de telle sorte qu après les avoir serrés l'un contre l'autre par l'intermediaire des boulons noyés (16), 1'ensemble puisse être monté de manière étanche entre les flasques conventionnels de conduite ou similaires et, soit orienté de telle sorte que la pression provenant d'une première zone sous-pression soit transmise par l'element support (12) sur le côté concave de l'élément d'etanchéité (22) et une pression de fluide provenant d'une seconde zone sous pression soit transmise par l'élément support (14), les ouvertures et fentes de l'element de rupture (26) et les ouvertures et fentes de l'element de protection (24) sur le côté convexe de l'élément d'étanchéité (22).
En fonctionnement, lorsqu'une pression differen- tielle positive est exercée sur l'element flexible d'étanchéité (22), la partie en forme de dome (28) est deformee par contact avec l'élément de protection (24). La pression différentielle s'exerce ainsi ä travers l'élément d'étanchéité (22) et l'élément de rupture (26) et, lorsqu'une pression différentielle de rupture positive prédeterminée est atteinte, la force exercée sur
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l'element d'étanchéité et l'element de rupture provoque 1a déchirure de l'element de rupture (26) entre les ouvertures (52) qu'il comporte.
La rupture de l'élément (26) entraine également la rupture de l'element flexible d'étanchéité (22), ce qui permet la libération de la pression différentielle. Le débit de fluide libéré
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provoque par suite le repliement vers l'exterieur de l'élément dlétanchéité (22), de l'element de protection (24) et de l'element de rupture (26) et ce, sous la forme de secteurs tels qu'illustrés à la figure 5, le bouton de retenue (62) restant fixe a l'un des secteurs.
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Lorsqu'une pression différentielle négative s'exerce ä travers l'élément d'étanchéité flexible (22), ledit élément d'étanchéité (22) n'est pas déformé en direction de la structure coupante tant que le bouton (32) fixé à l'élément d'étanchéité est retenu par le bouton (62). Lorsque la pression différentielle de rupture négative est atteinte, la force exercée sur l'element d'étanchéité (22) et sur le bouton (32) dépasse 1a pression exercée par le ressort (64) du bouton de retenue (62) et qui permet de retenir le bouton (32) qui peut alors s'échapper.
Dans ce cas, l'element d'étanchéité (22) est également découpé par la structure coupante (70) et ouvert en parties en forme de secteurs de la manière illustrée ä la figure 9.
Dans des conditions où une libération différentielie de pression positive n'est pas necessaire, un élément perforé approprié (non représenté) peut être substitué à
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l'élément de rupture (26) afin de maintenir le bouton de retenue (62) ou tout autre moyen de retenue. Le fonctionnement d'un tel ensemble ainsi modifié pour libérer une pression différentielle négative sera le même que celui décrit ci-dessus.
La liberation du bouton de retenue (62) se produit soudainement lorsque la pression differentielle négative prédéterminée est atteinte. Un tel relàchement soudain fait que l'élément d'étanchéité (22) vient en contact avec la structure coupante (70) avec une force considérable, ce qui'permet que la découpe et l'ouverture de l'élément d'étanchéité (22) se produisent même lorsque la pression differentielle négative est très faible.
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Etant donné que le bouton (32) et le bouton de retenue (62) sont disposés ä côté de l'ensemble (10) opposé au côté normalement en communication avec l'enceinte
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qui doit être protégée, un tel ensemble (10) peut être e iacilement nettoyé depuis l'intérieur de l'enceinte sans qu'il soit besoin de l'enlever. une telle possibilité est particulièrement avantageuse dans le cas d'application pour l'industrie alimentaire.