FR2581729A1 - Soupape a boulet - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une soupape à boulet. Le boulet 55, susceptible d'évoluer dans une cage 21 entre une position d'ouverture et une position de fermeture 55', est retenu en position d'ouverture par un organe rigide 52 présentant des moyens de rupture 60 calibrés pour se rompre et autoriser le passage du boulet 55 à la position de fermeture 55' lorsque le boulet 55 subit un effort F d'une valeur dépassant un seuil prédéterminé, dans un sens allant de la position d'ouverture vers la position de fermeture 55'. Une telle soupape 10 est placée à l'intérieur 7 d'une enceinte pressurisée 1, pour assurer l'obturation au moins partielle d'un orifice 6 de liaison entre l'intérieur 7 de cette enceinte 1 et l'intérieur 15 d'une conduite 3 en cas de dépressurisation brusque dans cette conduite. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention concerne une soupape à boulet.

On sait que, de façon générale, une soupape à boulet comporte un boulet sphérique, étanche, et une cage rigide, ajourée, de réception du boulet et de guidage de celui-ci au coulissement suivant un axe longitudinal déterminé entre une position de fermeture dans laquelle le boulet est en contact de butée, dans un sens longitudinal déterminé, avec un siège annulaire, transversal d'étanchéité et une position d'ouverture dans laquelle le boulet est espacé longitudinalement du siège d'étanchéité, en amont de celui-ci si l'on se réfère audit sens.

Dans une soupape à boulet traditionnelle, le boulet évolue librement dans la cage, entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture selon que, respectivement, l'amont du siège d'étanchéité se trouve en dépression ou en surpression vis-à-vis de l'aval, référence étant faite audit sens ; généralement, l'axe de coulissement du boulet est vertical et le boulet est situé au-dessus de son siège d'étanchéité de telle sorte que le poids de ce boulet contribue à le maintenir en position de fermeture ; la soupape est alors utilisée en échappement, pour s'ouvrir lorsqu'une surpression excessive apparat en dessous du boulet normalement en position de fermeture, c'est-à-dire en aval du siège d'étanchéité si I'on se réfère au sens longitudinal défini plus haut.

Le but de la présente invention n'est pas de proposer une soupape d'échappement, mais de proposer une soupape normalement ouverte, et propre à assurer l'obturation au moins partielle d'un orifice de liaison entre une enceinte pressurisée et une conduite en cas de dépressurisation brusque dans la conduite, par exemple dans un circuit véhiculant un fluide liquide sous pression, porté à une température supérieure à sa température de vaporisation à la pression atmosphérique comme c'est le cas de l'eau dans les circuits de refroidissement des centrales nucléaires, ou de certains produits mis en oeuvre par l'industrie chimique, comme les produits pétroliers, l'ammoniac, le chlore, ces exemples n'étant nullement.limitatifs ; en effet, les points faibles de tels circuits sont constitués par les conduites assurant la liaison entre les différentes enceintes dans lesquelles le fluide subit ou applique un traitement, ce qui conduit à construire autour de ces conduites des enceintes de confinent enoombrantes et coûteuses en génie civil pour, en cas d'avarie, contenir le fluides'chappant de ces conduites et, par celles-ci, des enceintes de traitement à un débit considérable du fait du passage à la pression atmosphérique ; la démarche de l'invention consiste à rechercher la sécurité de tels circuits non pas dans la réalisation d'enceintes de confinement encombrantes et coûteuses, mais dans la prévision de soupapes propres à empêcher ou, au moins, à limiter les fuites de fluide en cas de rupture d'une tuyauterie.

A cet effet, la présente invention propose de placer à tout orifice de liaison entre une enceinte pressurisée et une conduite une soupape à boulet comportant un boulet sphérique étanche et une cage rigide, ajourée, de réception du boulet et de guidage de celuici au coulissement suivant un axe longitudinal déterminé entre une position de fermeture dans laquelle le boulet est en contact de butée, dans un sens allant vers l'extérieur de l'enceinte suivant ledit axe, avec un siège annulaire, transversal d'étanchéité autour de l'orifice de liaison entre l'enceinte pressurisée et la conduite, et une position d'ouverture dans laquelle le boulet est espacé longitudinalement du siège d'étanchité, en amont de celui-ci en référence audit sens, c'est-b-dire vers l'intérieur de l'enceinte, cette soupape étant caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe rigide de retenue du boulet en position d'ouverture, par rapport à la cage, ledit organe présentant des moyens de rupture calibrés pour se rompre et autoriser le passage du boulet à la position de fermeture lorsque le boulet subit un effort d'une valeur dépassant un seuil prédéterminé, dans un sens longitudinal allant de la position d'ouverture vers la position de fermeture.

Ainsi, tant que l'enceinte et la conduite sont en équipression, ou pratiquement, le boulet reste en position d'ouverture et le fluide peut s'écouler librement entre la conduite et l'enceinte, de l'une vers l'autre ; si, par contre, la conduite vient à se rompre et se trouve par conséquent placée en communication avec l'air libre, une onde de dépression se propage jusqu'à l'orifice de liaison avec l'enceinte et jusqu'au boulet qui subit un effort d'aspiration dans le sens de la fermeture, avec une valeur en fonction de laquelle est calculé le seuil de rupture des moyens de rupture calibrés, de telle sorte que ce seuil prédétermind soit inférieur à toute valeur possible de l'effort ainsi subi par le boulet ; ainsi, dès que l'onde de dépression atteint le boulet, l'effort subi par celui-ci provoque la rupture de son organe de retenue, et le boulet gagne immédiatement la position de fermeture.

L'organe de retenue du boulet peut être avantageusement constitué par un tirant axial rigide de liaison longitudinale entre le boulet en position d'ouverture et une zone que la cage présente à l'opposé de la position de fermeture par rapport à la position d'ouverture, ce tirant présentant une zone de rupture prédéterminée avantageusement logée dans un alvéole du boulet en position d'ouverture, en retrait par rapport à une enveloppe sphérique de celui-ci, afin de ne pas nuire au coulissement du boulet dans la cage, vers la position de fermeture.

Un tel organe de retenue présente l'avantage de la simplicité et de la sécurité de fonctionnement.

Cette sécurité de fonctionnement peut être accrue si l'on crée en regard du boulet en position d'ouverture, à l'opposé de la position de fermeture par rapport à cette position d'ouverture, une réserve de fluide se dépressurisant moins vite que le reste de l'enceinte en cas de dépressurisation brusque dans la conduite, pour constituer un moyen de propulsion du boulet vers sa position de fermeture , à cet effet, alors que la cage'présente entre la position d'ouverture et le siège d'étanchéité'des ajours offrant une section de passage prédéterminée, cette cage présente avantageusement à l'opposé de la position de fermeture par rapport à la position d'ouverture une première paroi étanche délimitant une chambre avec le boulet en position d'ouverture, et il est prévu des moyens pour créer entre ladite chambre et l'enceinte au moins un passage offrant une section de passage faible devant ladite section de passage déterminée alors que le boulet est en position d'ouverture ; ainsi, dans des conditions normales de fonctionnement dans lesquelles l'enceinte comme la conduite sont pressurisues, la chambre s'emplit de fluide également pressurisé, via ledit passage, mais ce passage ralentit la dépressurisation de la chambre en cas de rupture de la conduite, ce qui place alors le boulet en déséquili- bre de pression accentué entre l'amont, où il est placé au contact d'un fluide encore sous pression élevée, et l'aval où il est placé pratiquement à la pression atmosphérique ;; ces notions d'amont et d'aval s'entendent par rapport au sens prédéterminé défini plus haut ;: les moyens pour créer ainsi un passage entre la chambre et l'enceinte comportent avantageusement au moins un trou calibré dans ladite première paroi étanche, et la dépressurisation de la chambre est encore ralentie si la cage porte un joint à lèvre d'étanchéité avec le boulet en position d'ouverture, un tel joint maintenant une étanchéité alors~meme que le boulet a commencé à gagner sa position de fermeture.

En outre, avantageusement, ladite première paroi étanche comporte des moyens propres à renforcer son inertie thermique, si bien que la réserve de fluide sous pression qu'elle contient reste Suensible au refroidissement nécessairement lié à la dépressurisation, pendant un temps suffisant pour jouer son rôle de propulsion du boulet.

Enfin, lorsqu'il est iiratif de ne pas interrompre totalement 1 'éccuIement de fluide alors que le boulet occupe sa position de fermeture, il est prévu des moyens pour créer alors, entre l'enceinte et l'orifice, au moins un passage offrant une section de passage faible devant celle des ajours de la cage.

D'autres caractéristiques et avantages de la soupape à boulet selon l'invention ressortiront de la description ci-dessous, relative à un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés qui font partie intégrante de cette description.

- La figure 1 illustre un schéma d'installation susceptible de mettre en oeuvre des soupapes à boulet conformes à la présente invention.

- La figure 2 montre une vue d'une telle soupape, en coupe par un plan axial de symétrie.

A la figure 1, on a illustré schématiquement une installation comportant deux enceintes 1 et 2 raccordées mutuellement par une conduite 3 véhiculant de 1' une à l'autre, et par exemple de l'enceinte 1 vers l'enceinte 2 comme on l'a schématisé par une flèche 4, un fluide à l'état liquide mais présentant une température supérieure à sa température de vaporisation moyennant un maintien de ce fluide à une pression largement supérieure à la pression atmosphérique, à laquelle est placé le milieu ambiant 5 dans lequel baianent les enceintes 1 et set la conduite 3.

La conduite 3 présente ainsi. un orifice 6 d'embouchure à l'intérieur 7 de 1'enceinte 1 et un orifice 8 de débouché à l'intérieur 9 de l'enceinte 2 pour limiter les conséquences d'une éventuelle rupture de cette conduite 3 entre les orifices 6 et 8, il est prévu en regard de chacun de ces orifices 6, 8, à l'intérieur 7, 9 de l'enceinte 1, 2 respectivement corres- pondante , une soupape 10, 11 à boulet propre à obturer automatiquement, au moins partiellement, cet orifice lors d'une telle rupture de la conduite 3.

Seule la soupape 10 placée à l'intérieur 7 de l'enceinte 1 en regard de l'orifice d'embouchure 6 de la conduite 3 va être décrite, et ceci en référence à la figure 2, étant bien entendu que la soupape 11 lui est identique, et est disposée de façon analogue par rapport à l'orifice de débouché 8 de la conduite 3, à l'intérieur 9 de l'enceinte 2.

On se référera à présent à la figure 2, où l'on a désigné par 12 une paroi étanche qui, d'une part, sépare l'intérieur 7 de l'enceinte 1, sous haute pression, du milieu ambiant 5 à la pression atmosphérique et, d'autre part, délimite l'orifice 6 d'embouchure de la conduite 3 ; cet orifice 6 présente une forme circulaire, de révolution autour d'un axe 13 autour duquel la conduite 3 présente, au moins à proximité immédiate de l'orifice 6, une face périphérique intérieure 14 cylindrique de révolution autour de cet axe et délimitant l'intérieur 15 de la conduite 3, lequel est en communication avec l'intérieur 7 de l'enceinte 1 via l'orifice 6.

Autour de cet orifice 6, pour partie à l'intérieur 7 de l'enceinte 1 et à l'intérieur 15 de la canalisation 3, la paroi 12 porte de façon solidaire, par exemple par boulonnage comme on l'a schématisé en 16, une bague 17 de solidarisation rigide mais amovible de la soupape 10 avec la paroi 12 ; à cet effet, la bague 17 de forme générale annulaire de révolution autour de l'axe 13 présente vers ce dernier des moyens 18 connus en eux-mêmes, définissant par exemple une monture à baronnette pour des moyens complémentaires 19, également connus en eux-mêmes, portés quant à eux de façon solidaire par une première partie 20 d'une cage rigide 21 de la soupape 10.

Cette première partie 20 de la cage 21 présente la forme générale d'un manchon de révolution autour d'un axe confondu avec l'axe 13 lorsque les moyens 19 coopèrent avec les moyens 18 pour solidariser cette partie 20 de cage avec la bague 17 elle-même solidarisée avec la paroi 12 ; dans le sens d'un éloignement radial par rapport à l'axe 13, cette première partie 20 de cage présente une face périphérique extérieure 22 dont la forme n'est pas critique si ce n'est qu'elle présente les moyens 19 à proximité immédiate d'une face annulaire, plane d'extrémité 24 tournée vers l'aval en référence au sens 4 et prenant appui, dans ce sens, contre une face annulaire, plane 26 que la bague 17 présente vers l'amont en référence à ce sens, radialement à l'intérieur des moyens 18 en référence à l'axe 13 ; la face d'extrémité 24, de même qu'une face annulaire, plane d'extrémité 25 de la première partie 20 de cage quant à elle tournée vers l'amont en référence au sens 4 et espacée vers l'amont de la face 24, relient la face périphérique extérieure 22 de la partie 20 à une face périphérique intérieure 23 de celle-ci ; de la face 24 vers la face 25 parallèlement à l'axe 13, cette face 23 présente successivement :
- un tronçon 27 tronconique de révolution autour de l'axe 13 et converçant vers l'amont, en référence au sens 4, à partir de la face annulaire d'extrémité 24 ; dans ce tronçon 27 débouchent des passages calibrés 28 régulièrement répartis suivant une couronne de révolution autour de l'axe 13, et dont chacun débouche par ailleurs dans la face 22, entre les moyens 19 et la face annulaire d'extrémité 25 en offrant une section de passage globale déterminée pour le fluide entre l'intérieur 7 de l'enceinte 1 et l'intérieur 15 de la conduite 3 ; on remarque que, à son raccordement avec la face 24, le tronçon tronconique 27 de la face 23 présente en référence à l'axe 13 un diamètre maximal in; férieur à celui de la face périphérique intérieure 14 de la conduite 3 mais néanmoins voisin du diamètre de cette face 14 t corrélativement, vers l'axe 13, la bague 17 présente une face périphérique intérieure 29 cylindrique de révolution -autour de l'axe 13 avec un diamètre identique au diamètre maximal du tronçon 27 de la face 23, cette face 29 joignant la face annulaire 26 à une face 30 tronconique de révolution autour de l'axe 13 et également tournée vers celui-ci, avec une convergence vers l'amont en référence au sens 4, laquelle face 30 présente un diamètre maximal correspondant au diamètre de la face 14 à laquelle elle relie par conséquent la face 29 ;
- un tronçon 31 cylindrique de révolution autour de l'axe 13 avec un diamètre correspondant au diamètre minimal du tronçon tronconique 27 ;
- un tronçon 32 tronconique de révolution autour de l'axe 13 avec une convergence tournée vers l'aval en référence au sens 4, avec un diamètre minimal correspondant au diamètre du tronçon 31 et au diamètre minimal du tronçon 27, auquel le tronçon 31 relie ce tronçon 32, et un diamètre maximal approximativement égal au diamètre maximal du tronçon 27 ;;
- un tronçon 33 cylindrique de révolution autour de l'axe 13 avec un diamètre égal au diamètre maximal du tronçon 32 auquel ce tronçon 33 est adjacent
- un tronçon 34 s'évasant progressivement, avec une forme de révolution autour de l'axe 13, du tronçon 33 jusqu'à la face annulaire d'extrémité 25.

Dans ces tronçons 33 et 34, la face 23 de la première partie 20 de cage est reliée à la face 22 par des lumières ou ajours 35 offrant globalement au fluide une section de passage déterminée largement supérieure à la section de passage globale des passages 28 ; alors que les passages 28 sont destinés à autoriser un débit calibré, limité de fluide de 1'intdrieur 7 de l'enceinte 1 vers l'intérieur 15 de la conduite 3 lorsque la soupape est fermée, les ajours ou lumières 35 sont destinés à autoriser le passage de fluide entre l'intérieur 7 de l'enceinte 1 et l'intérieur 15 de la conduite 3 moyennant un minimum d'entrave lorsque la soupape est ouverte; exception faite des lumières ou ajours 35 et des passages 28, les faces 22 et 23 délimitent entre elles une paroi étanche.

Par sa face 25, la première partie 20 de la cage 21 porte de façon solidaire, par exemple par boulonnage comme on l'a schématisé en 36, une deuxième partie rigide 37 de la cage 21.

Cette deuxième partie 37 de la cage 21 se présente sous la forme d'une paroi annulaire, de révolution autour de l'axe 13 vers lequel elle présente une face périphérique intérieure 38 cylindrique de révolution autour de cet axe avec un diamètre inférieur au diamètre maximal du tronçon 34 de la face 23, c'est-d- dire au diamètre que ce tronçon 34 présente à son raccordement avec la face 25 ; le diamètre de la face 38 est par exemple approximativement identique à celui du tronçon 33 de la face 23 ; vers l'aval en référence au sens 4, la face 38 se raccorde par une arête arrondie, convexe 39 à une face 40 cylindrique de révolution autour de l'axe 13 vers lequel elle est tournée, cette face 40 présentant un diamètre intermédiaire entre le diamètre maximal du tronçon 34 de la face 23 et le diamètre d'un tronçon 42, cylindrique de révolution autour de l'axe 13, que la face 22 présente à sa jonction avec la face 25 ; vers l'aval en référence au sens 4, la face 40 se raccorde à une face annulaire d'extrémité 41 plane, tournée vers l'aval en référence au sens 4, et par laquelle la deuxième partie 37 de la cage 21 s'appuie à plat contre la face 25 de la première partie 20 on remarquera qu'il subsiste à proximité immédiate de la face 40, entre la face 25 et l'arrondi 39, un espace 43 dans lequel est pincée une zone périphérique radialement extérieure, en référence à l'axe 13, d'un joint à lèvre 44 en matériau souple choisi pour résister aux conditions de température et de pression régnant dans l'enceinte 7 normalement ainsi qu'en cas de rupture de la conduite 3, la lèvre de ce joint formant saillie vers l'axe 13 par rapport à la face périphérique intérieure 38 de la deuxième partie 37 de la cage 21 dans le sens d'un éloignement radial vis-à-vis de l'axe 13, la deuxième partie 37 de la cage 21 présente une face périphérique extérieure 45 dont la forme est indifférente, et qui présente dans l'exemple illustré une forme cylindrique de révolution autour de l'axe 13 avec un diamètre identique à celui du tronçon 42 de la face 22 ; on remarquera que la paroi constituant la deuxième partie 37 de la cage 21, laquelle paroi est étanche, est percée de part en part, entre ses faces 45 et 38, de passages 61 radiaux par rapport à l'axe 13 et offrant une section de passage globaZ inférieure à la section de passage-globaleofferte par les passages 28, et a fortiori à la section de passage globale des lumières ou ajours 35 ; la face 45, reliée à la face 38 par les faces 41, 40 et par l'arête arrondie 39 vers l'aval si l'on se réfère au sens 4, est reliée à cette face 38 vers l'amont, en référence au sens 4, par une face annulaire plane d'extrémité 46 tournée vers l'amont et qui relie la face 45 à une face 47 quant à elle cylindrique de révolution autour de l'axe. 13 vers lequel elle est tournée, avec un diamètre intermédiaire entre les diamètres respectifs des faces 45 et 38, laquelle face 47 relie elle-même la face 46 à une face 48 également annulaire, plane, tournée vers l'amont en référence au sens 4, cette face 48 reliant la face 47 à la face 38.

Par les faces 46, 47, 48, la deuxième partie 37 de la cage 21 porte une troisième partie 49 de cette cage, laquelle troisième partie se présente sous la forme d'un couvercle étanche, solidarisé avec la deuxième partie 37 par exemple par boulonnage comme on l'a schématisé en 50 ; ce couvercle présente une forme telle que, vers l'aval en référence au sens 4, il épouse au mieux les faces 46, 47, 48 de la deuxième partie 37 en établissant vis-d-vis de cette partie 37 une étanchéité au moins approximative.

On remarquera que la deuxième partie 37 de la cage 21 présente, radialement en référence à l'axe 13, c'est-d-dire entre ses faces 38 et 45, des dimensions suffisamment conséquentes pour présenter une inertie thermique non négligeable t de n8me, parallèlement à l'axe 13, la troisième partie ou couvercle 49 présente également des dimensions conséquentes ; ces dimensions ont également pour but d'assurer la résistance mécanique de ces deuxième et troisième parties de la cage 21.

Suivant 1' axe 13, le couvercle porte de façon solidaire, mais de préférence interchangeable et par exemple par vissage, comme on l'a schématisé en 51, un tirant rigide rectiligne 52 formant saillie par rapport au couvercle 49, vers l'aval en référence au sens 4, suivant l'axe 13 ; on remarquera que, perpendiculairement à cet axe, le tirant 52 présente des dimensions largement inférieures au diamètre de la face 38 de telle sorte qu'il subsiste entre eux un espace ou chambre 53 en ccm uaScation avec l'intérieur 7 de l'enceinte 1 via les passages calibrés 61.

A un niveau longitudinal de l'axe 13 interméiaire entre les niveaux respectifs des faces 41 et 48 de la deuxième partie 37 de la cage 21, le tirant 52 présente une zone d'ex*r6- mité par laquelle il est solidarisé de préférence de façon anovi- ble, par exemple par vissage comme on l'a illustré en 54, avec un boulet 55 avantageusement creux, c 'est-à-dire défini par une paroi étanche présentant des faces respectivement intérieure 56 et extérieure 57 sphériques de même centre 58 placé sur l'axe 13, à l'intersection de celui-ci avec un plan virtuel commun aux faces 41 et 25 ; parallèlement à l'axe 13, les tronçons 33 et 34 de la face 23 de la première partie 20 de la cage 21 présentent une dimension cumulée supérieure au rayon de la face 57 du boulet 55 de telle sorte que celui-ci soit suffisamment espacé du tronçon 32, vers l'amont en référence au sens 4, pour autoriser un libre passage du fluide via les ajours 35 lorsqu'il est ainsi retenu par le tirant 52, ce qui définit une position d'ouverture de la soupape 10 ; avantageusement, la zone de solidarisation mutuelle 54 du tirant 52 avec la paroi du boulet 55 s'effectue dans un alvéole 59 aménagé dans la face 57 de cette paroi ; à l'intérieur de cet al véole 59, entre la zone de solidarisation 54 et l'enveloppe sphérique de la face extérieure 57 du boulet 55, le tirant 52 présente une zone 60 de rupture calibrée, c'est-d-dire une zone propre à se rompre lorsque le tirant 52 est soumis à un effort de traction excédant un seuil prédéterminé, suivant l'axe 13 ; ainsi, le tirant 52 assure un entretoisement entre la troisième partie ou couvercle 49 de la cage 51 et le boulet 55, immobilisant ce dernier par rapport au couvercle 49 tant qu'un effort de traction d'une valeur dépassant le seuil prédéterminé n'est pas appliqué au tirant 52 parallèlement à l'axe 13, et l'apparition d'un tel effort, appliqué dans le sens 4 au boulet 55 alors que le couvercle 49 s'appuie dans ce sens contre la paroi 12 par l'intermédiaire des parties 37 et 20 de la cage 21, provoque la rupture du tirant 52 et par conséquent libère le boulet 55 en vue d'un mouvement vers l'aval, en référence au sens 4, par rapport à l'ensemble des parties de la cage 21.

Pour autoriser un tel mouvement, la face 57 du boulet 55 présente un diamètre inférieur à celui du tronçon 33 de la face 23 de la première partie 20 de la cage 21, ma.is ces diamètres restent voisins et, en tout cas, le diamètre de la face 57 reste supérieur d'une part au diamètre minimal du joint 44 supposé au repos de telle sorte que ce joint 44 soit placé au contact de la face 57, en s'infléchissant vers l'amont en référence au sens 4 par rapport à sa zone emprisonnée dans l'espace 43, lorsque le boulet 55 est retenu par le tirant 52, et d'autre part au diamètre du tronçon 31 de la face 23 de telle sorte que, après la rupture éventuelle du tirant 52, le boulet 55 puisse se déplacer vers l'aval, en référence au sens 4, jusqu'au tronçon 32 de la face 23 mals 9 s'immobilise contre ce tronçon 32, c'est-b-dire ne puisse franchir le tronçon 31 ; cette position limite, vers l'aval, du boulet 55 a été illustrée en trait mixte, en 55', à la figure 2 où l'on a également fait apparaître en 58' la position qu'occupe alors le centre 58 des faces respectivement intérieure 55 et extérieure 57 du boulet 55 ; on remarque que lors d'un éventuel mouvement du boulet 55 vers cette position 55', en pratique sous l'effet d'une aspiration par du fluide s'échappant de I'intérieur 7 de l'enceinte 1 vers la conduite 3 supposée rompue, la forme tronconique du troncon 32 de la face 23 permet d'une part d'amortir l'entrée du boulet 55 en contact avec ce tronçon 32, c'est-à-dire d'éviter un rebondissement du boulet, et d'autre part d'assurer une étanchéité- entre le tronçon 32 et la face 57 du boulet 55 dès lors que le contact s'est établi, ce qui définit une position de fermeture de la soupape ; on remarquera en outre que le fait de loger à l'intérieur d'un alvéole 59 la zone de rupture 60 du tirant 52 permet d'éviter une quelconque saillie par rapport à la face 57 lorsque le tirant 52 est rompu, et par conséquent d'éliminer toute entrave au mouvement du boulet 55 vers sa position 55'.

La soupape 11 située à l'intérieur 9 de
l'enceinte 2 présente une structure en tout point ana
logue à celle qui vient d'être décrite, si ce n'est
que les positions de ces différents éléments en réf-
rence au sens 4 sont toutes inversées dans la mesure
où une éventuelle rupture de la conduite 3, provoquant
un écoulement de fluide à travers la soupape 10 dans le même sens 4 que dans les conditions normales de transit entre les deux enceintes 1 et 2, se traduirait par un écoulement de fluide en sens inverse à l'intérieur de la soupape 11.

Le fonctionnement de la soupape 10 qui vient d'être décrite est le suivant.

On considèrera comme état initial de la soupape 10 un état dans lequel le boulet 55 occupe sa position illustrée en trait plein, c'est-à-dire sa position dans laquelle il est retenu par le tirant 52, intact, à distance du siège d'étanchéité que constitue le tronçon 32 de la face 23, et en contact d'étanchéité par sa face 57 avec la livre du joint 44 ; l'intérieur 15 de la conduite 3, supposée intacte, est placé approximativement à la même pression que les intérieurs respectifs 7 et 9 des enceintes 1 et 2, si l'on excepte l'effet des pertes de charge liées à l'écoulement du fluide dans le sens 4, lequel écoulement s'effectue librement via les lumières ou ajours 35 et, accessoirement, via les passages 28 ; dans ces conditions, l'espace 53 ouvert vers l'intérieur 7 de l'enceinte 1 exclusivement par les passages 46 contient du fluide à la même pression que l'intérieur 7 de l'enceinte 1.

Si la conduite 3 vient à se rompre, ce qui met l'intérieur 15 de celle-ci à la pression atmosphérique du milieu ambiant 5, une onde de dépression se propage jusqu'à 11 intérieur de la première partie 20 de la cage, c'est-à-dire notamment jusqu'au contact de la partie de la face 57 du boulet 55 tournée vers l'aval, en référence au sens 4, à l'extérieur de l'espace 53 ;
par contre, la partie de la face-57 du boulet 55 tour née vers l'intérieur de cet espace 53 reste placée à la température et à la pression régnant initialement à l'intérieur 7 de l'enceinte 1, dans la mesure où l'inertie thermique des parties 37 et 49 s'oppose au refroidissement dû à la dépression, et où la propagation de cette dépression elle-même jusqu'd l'intérieur de l'espace 53 est ralentie par les orifices 46 ; il apparat ainsi entre l'amont et l'aval du boulet 55 une différence de pression se traduisant par l'application au boulet 55 d'un effort F de traction vers l'aval en référence au sens 4 ; le seuil de rupture calibré du tirant 52 en 60 est calculé de telle sorte que, quelle que soit la valeur de cet effort F lorsqu'il apparat, cette valeur soit supérieure à ce seuil prédéterminé ; ainsi, l'effort F provoque la rupture du tirant 52 en 60, et la libération du boulet 55 qui, propulsé par la surpression régnant dans l'espace 53 en comparaison avec la pression à l'intérieur de la première partie 20 de la cage 21, gagne sa position illustrée en trait mixte en 55' et, de ce fait, isole les lumières ou ajours 35 vis-à-vis de l'orifice 6 et de l'intérieur 15 de la conduite 3 en s'appliquant contre le siège d'étanchéité défini par le tronçon 32 de la face 23 ; le seul passage encore possible de l'intérieur 7 de l'enceinte 1 vers l'intérieur 15 de la conduite 3 s'effectue par les passages calibrés 28, à un débit contrôlé ; en variante, on peut prévoir la suppression des passages 28 et une étanchéité entre la première partie 20 de la cage 21 et la bague 17, d'une part, la bague 17 et la paroi 12, d'autre part, de telle sorte que le passage du boulet 55 à la position illustrée en 55' se traduise par une interdiction totale de tout débit de fluide de l'intérieur 7 de l'enceinte 1 vers l'intérieur 15 de la conduite 3 via l'orifice 6.

Naturellement, un phénomène analogue à ce produit dans la soupape 11, dont le boulet vient obturer partiellement ou totalement l'orifice 8 pour limiter ou empêcher la dépressurisation de l'intérieur 9 de l'enceinte 2.

Lors de la remise en service de l'installation, supposée constituee des enceintes 1 et 2 et de la conduite 3, après réparation de cette dernière, la remise en état des soupapes 10 et 11 s'effectue ai sèment, dans la mesure où leurs différentes parties sont aisément démontables, et où seul est nécessaire le remplacement du tirant cassé 52 ; ainsi, outre sa fiabilité, une soupape conforme à la présente invention présente une grande économie d'emploi, ainsi d'ailleurs qu'une grande économie de réalisation.

Naturellement, l'Homme du métier dimensionnera de façon appropriée les différentes parties de la soupape sans sortir pour autant du cadre de la présente invention t de même, il pourra prévoir de nombreuses variantes par rapport au mode de réalisation qui a été décrit et représenté, également sans sortir pour autant du cadre de cette invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Soupape à boulet, destiné à assurer l'obturation au moins partielle d'un orifice (6) de liaison entre une enceinte pressurisée (1, 7) et une conduite (3, 5) en cas de dépressurisation brusque dans la conduite (3, 5) et comportant à cet effet un boulet sphérique étanche (55) et une cage rigide ajourée (21) de réception du boulet (55) et de guidage de celui-ci au coulissement suivant un axe longitudinal déterminé (13) entre une position (4) de fermeture, dans laquelle le boulet (55) est en contact de butée, dans un sens allant vers l'extérieur de l'enceinte (1, 7) suivant ledit axe (13), avec un siège annulaire, transversal d'étanchéité (32) autour dudit orifice (6) et une position d'ouverture dans laquelle le boulet (55) est espacé longitudinalement du siège d'étanchéité (34), en amont de celui-ci en référence audit sens (4),

caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe rigide (52) de retenue du boulet (55) en position d'ouverture, par rapport à la cage (21), ledit organe (52) présentant des moyens de rupture (60) calibrés pour se rompre et autoriser le passage du boulet (55) à la position de fermeture lorsque le boulet (55) subit un effort (F) d'une valeur dépassant un seuil prédéterminé, dans un sens longitudinal (4) allant de la position d'ouverture vers la position de fermeture.

2. Soupape à boulet selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cage (21) présente une zone (49) à l'opposé de la position de fermeture par rapport à la position d'ouverture et en ce que ledit organe de retenue (52) est constitué par un tirant axial rigide (52) de liaison longitudinale entre le boulet (55) en position d'ouverture et ladite zone (49), ledit tirant (52) présentant une zone de rupture prédéterminée (60).

3. Soupape boulet selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite zone de rupture prédéterminée (60) est logée dans un alvéole (59) du boulet (55) en position d'ouverture, en retrait par rapport à une enveloppe sphérique (57) de celui-ci.

4. Soupape à boulettselon l'une quelconque des revendications 1 à 3, la cage (21) présentant entre la position d'ouverture etle siège d'étanchéité (32) des ajours (35) offrant une section de passage déterminée, caractérisée en ce que la cage (21) présente à l'opposé de la position de fermeture par rapport à la position d'ouverture au moins une première paroi étanche 137, 49) délimitant une chambre (53) avec le boulet (55) en position d'ouverture, et en ce qu'il est prévu des moyens (61) pour créer entre ladite chambre (53) et l'enceinte (1, 7) au moins un passage offrant une section de passage faible devant ladite section de passage déterminée alors que le boulet (55) est en position d'ouverture.

5. Soupape à boulet selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens (61) pour créer ledit passage entre la chambre (53) et l'enceinte (1, 7) comportent au moins un trou calibré (61) dans ladite première paroi étanche (37).

6. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que la cage (21) porte un joint (44) à levure d'étanchéité avec le boulet (55) en position d'ouverture.

7. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que ladite première paroi étanche (37, 49) comporte des moyens propres à renforcer son inertie thermique.

8. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ladite première paroi étanche (37, 49) constitue ladite zone (49).

9. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, la cage (21)-présentant entre la position d'ouverture et le siège d'étanchéité (32) des ajours (35) offrant une section de passage déterminée, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens (28) pour créer entre l'enceinte (1, 7) et l'orifice (6), lorsque le boulet (55') est en position de fermeture, au moins un passage offrant une section de passage faible devant ladite section de passage déterminée.

10. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cagne (21) présente ledit siège annulaire d'étanchéité (34).

11. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 9 et 10 en combinaison, caractérisée en ce que la cage (21) présente une deuxième paroi étanche, annulaire (20) de liaison entre le siège d'étanchéité (34) et l'orifice (6), et en ce que les moyens (28) pour créer ledit passage entre l'enceinte (1, 7) et l'orifice (6) comportent au moins un trou calibré (28) dans ladite deuxième paroi étanche (20).

12. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la cag 121) présente des moyens (19) de solidarisation amovible avec une paroi (12) délimitant ledit orifice (6).

13. Soupape à boulet selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le boulet (55) est creux.