FR3071583A1

FR3071583A1 - Compensateur de dilatation

Info

Publication number: FR3071583A1
Application number: FR1758889A
Authority: FR
Inventors: Etienne Carlu; Jerome Vincent
Original assignee: Fives Nordon
Current assignee: Fives Nordon
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-03-29
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: FR3071583B1

Abstract

Compensateur de dilatation (100) comprenant un conduit amont (2) et un conduit aval (3), un soufflet de dilatation (1) définissant avec une portion du conduit aval (3) une cavité d'expansion (6) entourant une partie du conduit amont (2) et un dispositif de perte de charge (5) disposé entre le conduit amont (2) et le conduit aval (3) dans la cavité d'expansion (6). Le dispositif de perte de charge (5) comprend un joint mobile (8) entre le conduit amont (2) et le conduit aval (3), le joint mobile (8) entourant le conduit amont (2) avec jeu et dont le mouvement le long du conduit amont (2) est limité par un système de maintien (51) fixé rigidement sur au moins l'un du conduit amont (2) et du conduit aval (3). Le joint mobile (8) du dispositif de perte de charge (5) est composé d'au moins deux parties mobiles (80a, 80b) l'une par rapport à l'autre, juxtaposées dans le sens de l'écoulement du fluide et présente au moins deux encoches de dilatation (81).

Description

Compensateur de dilatation

L’invention est relative au domaine des compensateurs de dilatation, également appelés joints de dilatation, et plus particulièrement, des compensateurs sous pression avec au moins un joint mobile et véhiculant un fluide chaud.

Ces compensateurs relient des conduits amont et aval pouvant avoir des dilatations importantes ou des mouvements relatifs dus aux conditions d’utilisation des conduits ou des paramètres des fluides transitant dans les conduits. L’absence de ces compensateurs entraînerait des détériorations et des fuites aux jonctions des conduits. Les compensateurs permettent des mouvements des conduits et équipements entre leur côté amont et leur côté aval. Ces mouvements peuvent être axiaux, selon l’axe du compensateur, latéraux, selon un axe perpendiculaire à l’axe du compensateur ou angulaire selon un angle entre l’axe des parties amont et aval du compensateur. Selon l’équipement et les conduits sur lesquels il est implanté, le compensateur doit accepter un certain nombre de mouvements.

Pour relier deux conduits, généralement le conduit amont dans le sens de circulation du fluide a typiquement une partie d'extrémité à diamètre inférieur au diamètre du conduit aval pour être inséré dans le conduit aval. La partie d'extrémité à diamètre inférieur est dimensionnée par rapport au conduit aval de réception de manière à permettre des mouvements axiaux, angulaires et latéraux des conduits l'un par rapport à l'autre, selon le besoin. Un soufflet coaxial de dilatation permet de relier et sceller les deux conduits en formant une enveloppe externe souple sur la jonction des conduits. Généralement, le soufflet est monté sur au moins un fourreau amont et optionnellement un fourreau aval respectivement liés hermétiquement au conduit amont et au conduit aval. Le terme fourreau peut également être utilisé pour désigner l’extrémité à diamètre inférieur s’insérant dans le conduit aval ou les parties formant toutes couches intermédiaires entre le fluide de procédé et le soufflet de dilation. Les soufflets permettent une continuité de l’enveloppe des compensateurs et garantissent l’étanchéité.

Le soufflet de dilatation, l’extrémité à diamètre inférieur du conduit amont et le conduit aval définissent ensemble une cavité d’expansion annulaire entourant la jonction des conduits. La partie du conduit amont pénétrant dans le conduit aval canalise le fluide et protège également le soufflet du contact direct avec le fluide transporté. La cavité d’expansion délimite un volume relativement isolé dans lequel les conditions de vitesse et de température de fluide diffèrent de celles des conduits et où un fluide d’une autre nature que celui véhiculé par les conduits peut être injecté.

Un jeu fonctionnel est nécessairement préservé dans la cavité de dilatation pour permettre le mouvement du compensateur. Ce jeu induit un transfert de fluide et de particules depuis les conduits vers la cavité de dilatation. Ce transfert entraîne des phénomènes divers pouvant altérer le fonctionnement des compensateurs. Parmi ces phénomènes, nous pouvons citer par exemple, un encrassement des soufflets et des fourreaux induits par le dépôt de matière solide dit phénomène de cokage dans les installations PDH (Déshydrogénation de propane). Cet encrassement diminue les performances du compensateur. De même, le dépôt de produits agressifs sur les soufflets, tels que le souffre ou l’acide poly-thionique par exemple, peut entraîner leur détérioration et mener à des fuites de fluide. Enfin, le transfert de fluides chauds ou froids dans la cavité peut exposer les soufflets à des températures, ou à des écarts de température entre l’intérieur et l’extérieur du compensateur, néfastes à leur bon fonctionnement.

Afin d'éviter les problèmes associés à la présence de particules ou de fluide de service dans la cavité d’expansion, des systèmes de purge ont été développés qui font circuler un fluide de purge dans la cavité d’expansion. Ce fluide de purge est choisi pour ne pas porter atteinte aux composants du compensateur et au fluide des conduits. Ce fluide injecté circule vers les conduits en s’opposant à l’entrée de fluide de procédé vers la cavité d’expansion. En complément de l’effet de l’injection de fluide dans la cavité d’expansion, un joint d’étanchéité souple peut être installé pour délimiter la cavité d’expansion en aval et isoler les soufflets de la conduite tout en n’entravant pas le mouvement du compensateur. Ces joints sont généralement métalliques, en fibre de verre, en silice ou en une combinaison de ces solutions. Ces joints font partie aussi de ce qui est appelé un dispositif de perte de charge lorsque le joint à lui seul ne peut garantir l’étanchéité de la jonction.

On connaît US5443290 qui décrit ce type de joint d'étanchéité compris dans une cartouche avec une rainure orientée vers l'intérieur du conduit et fixée à un premier conduit. Le joint est inséré partiellement dans la rainure pour coller sur une partie du fourreau central d'un second conduit. Cette solution s’est montrée inadaptée dans plusieurs cas, notamment dans celui des procédés FCC (Fluid Catalytique Cracking), unité de craquage catalytique, et PDH (Déshydrogénation de propane) à des hautes températures de plus de 600°C et des conduits de dàmètres importants allant au-delà de 800mm. Quelle que soit la matière utilisée pour la fabrication du joint d’étanchéité, celui-ci résiste difficilement à ces conditions extrêmes en particulier en présence de fluide de procédé qui peut être un produit intermédiaire d’usines pétrochimiques et chimiques tels que des hydrocarbures gazeux. A terme, le joint d’étanchéité se déforme ou se désagrège n’assurant plus sa fonction d’étanchéité. La grande taille des conduits, par exemple d’un diamètre de 800 à 4000 mm, et les pressions internes de fonctionnement de -1 à 7 bars par exemple, impliquent des mouvements relatifs importants des conduits. Ces mouvements peuvent être accentués par les équipements reliés par les compensateurs. On peut citer, par exemple, des mouvements jusqu’à 8° en angulaire, 300 mm en axial et 75 mm en latéral. Aussi, l’injection de gaz est un système coûteux à l’installation et en exploitation et il convient de réduire les débits nécessaires. Dans les procédés à hautes températures, les pièces des compensateurs de dilatation sont généralement chaudronnées ce qui implique une certaine incertitude géométrique des conduits, c’est-àdire que les conduits peuvent être des faux-ronds, ce qui est incompatible avec les solutions techniques précitées.

La présente invention vise donc notamment à proposer un compensateur de dilatation amélioré capable de répondre aux conditions d’usages précitées en proposant notamment un dispositif permettant d’isoler le volume compris entre le conduit et soufflet de dilatation, de créer une perte de charge améliorant l’efficacité des injections de fluide de purge et de permettre les mouvements fonctionnels du compensateur. Ce dispositif de perte de charge est notamment adapté à un fonctionnement à haute température sur des durées longues de plusieurs années. Il permet de réduire fortement les quantités de fluide à injecter, d’homogénéiser les vitesses de fluide injecté dans la cavité d’expansion, notamment entre le haut et le bas du compensateur, et d’empêcher les transferts de particules, de fluides et de chaleur des conduits vers le soufflet.

A cet effet, l’invention a pour objet un compensateur de dilatation qui comprend :

- un conduit amont et un conduit aval, le conduit amont s’étendant en partie à l’intérieur du conduit aval,

- un soufflet de dilatation reliant les deux conduits de sorte qu’un fluide s’écoule du conduit amont vers le conduit aval, le soufflet de dilatation définissant avec une portion du conduit aval une cavité d’expansion entourant une partie du conduit amont,

- un dispositif de perte de charge disposé entre le conduit amont et le conduit aval dans la cavité d’expansion.

Ledit dispositif de perte de charge comprend un joint mobile entre le conduit amont et le conduit aval. Ce joint mobile entoure le conduit amont avec jeu et dont son mouvement le long du conduit amont est limité par un système de maintien fixé rigidement sur au moins l’un du conduit amont et du conduit aval. Le joint mobile du dispositif de perte de charge est composé d’au moins deux parties mobiles l’une par rapport à l’autre, juxtaposées dans le sens de l’écoulement du fluide et présente au moins deux encoches de dilatation.

Suivant certains modes de réalisation, le dispositif comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :

- chaque partie mobile comprend au moins une encoche de dilatation, l’encoche de dilatation d’une première partie mobile étant décalé angulairement de l’encoche de dilatation de l’autre partie mobile, de sorte que les au moins deux encoches de dilatation ne sont pas en vis-à-vis dans le sens d’écoulement du fluide,

- chaque partie mobile est une pièce annulaire monobloc et les encoches de dilatation sont des encoches radiales dans la pièce annulaire monobloc,

- au moins une partie des encoches s’étend depuis un bord intérieur de la pièce annulaire monobloc vers le bord extérieur,

- au moins une partie des encoches s’étend depuis un bord extérieur de la pièce annulaire monobloc vers le bord intérieur,

- le système de maintien comprend au moins une butée formant une première surface d’appui pour une des parties mobiles dans le sens d’écoulement du fluide et formant une deuxième surface d’appui pour l’autre des parties mobiles, dans le sens opposé au sens d’écoulement du fluide, et en ce qu’il comprend au moins un pion d’accrochage, avec jeu, des parties mobiles sur la butée,

- le joint mobile est constitué d’une pluralité de parties mobiles assemblées les unes aux autres circulairement, chaque partie mobile chevauchant angulairement et partiellement la partie mobile adjacente successive et en ce que l’extrémité radiale de chaque partie mobile définit une encoche de dilatation avec la partie mobile adjacente successive,

- le joint mobile présente une dimension radiale variant angulairement de sorte de d’accepter un mouvement angulaire entre le conduit amont et le conduit aval,

- le système de maintien du joint mobile comprend au moins une butée formant surface d’appui pour le joint mobile dans le sens d’écoulement du fluide et au moins un pion d’accrochage avec jeu du joint sur la butée,

- le système de maintien du joint mobile comprend une première butée formant surface d’appui pour le joint mobile dans le sens d’écoulement du fluide et une deuxième butée formant une surface d’appui pour le joint mobile dans le sens opposé au sens d’écoulement du fluide,

- le système de maintien comprend au moins un pion d’accrochage, avec jeu, du joint sur au moins une de la première et de la deuxième butée,

- au moins un élément de contrainte est placé entre le conduit aval et le joint mobile et en ce que l’élément de contrainte exerce sur le joint mobile un effort de poussée dirigé vers le conduit amont de sorte qu’un contact intime est maintenu entre le joint et le conduit amont,

- le soufflet de dilatation relie un premier fourreau extérieur et un deuxième fourreau extérieur respectivement attachés sur le conduit amont et le conduit aval,

- la surface extérieure du conduit amont comprend dans la cavité d’expansion un matelas isolant thermiquement,

- un capot (10) recouvre le matelas isolant thermiquement dans la cavité d’expansion et ce capot est en contact avec le joint mobile,

- au moins un moyen (9) d’injection d’un fluide (10) débouche dans la cavité d’expansion.

L’invention a également pour objet, selon un autre aspect, un joint mobile comprenant au moins deux parties mobiles l’une par rapport à l’autre, et présentant au moins deux encoches de dilatation. Ce joint mobile est particulièrement destiné à être compris dans un compensateur selon l’invention.

Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et non limitative, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en coupe d’une section d’un compensateur selon un exemple de réalisation de l’invention,

- la figure 2 est une vue en coupe d’une section d’un compensateur selon un second exemple de réalisation de l’invention comportant deux fourreaux,

- la figure 3 est une vue en coupe d’un exemple de réalisation du dispositif de perte de charge selon l’invention,

- la figure 4 est une vue schématique de deux parties mobiles d’un joint mobile selon un mode de réalisation de l’invention,

- la figure 5 est une vue partielle d’un joint mobile selon un autre mode de réalisation de l’invention,

- la figure 6 est une section d’un joint mobile composé d’une multitude de parties mobiles selon un mode de réalisation de l’invention,

- les figures 7, 8 et 9 sont des exemples non limitatifs de mise en oeuvre d’un dispositif de perte de charge selon l’invention, et

- la figure 10 est une vue en coupe d’une section d’un compensateur selon un troisième exemple de réalisation de l’invention.

En référence à la figure 1, on décrit un compensateur de dilatation 100 comprenant un conduit amont 2, un conduit aval 3 et un soufflet de dilatation 1. Un fluide de procédé circule du conduit amont 2 vers le conduit aval 3. Dans ce qui suit, l’adjectif « intérieur >> et ses variantes désignent ce qui est tourné vers le fluide de procédé, l’adjectif « extérieur >> et ses variables désignent ce qui est tourné à l’opposé du fluide de procédé. Le conduit amont 2 s’étend en partie à l’intérieur du conduit aval 3. Le soufflet de dilation 1 peut relier le conduit amont 2 au conduit aval 3 directement (non représenté) ou par l’intermédiaire de un ou deux fourreaux 4. Dans la figure 1, le soufflet 1 relie le conduit aval 3 au conduit amont 2 par l’intermédiaire d’un fourreau 4a solidarisé rigidement au conduit amont 2. Le soufflet 1 est réalisé en matériau, tel que le métal, supportant de hautes températures, par exemple de l’ordre de 550° à 800“Celsius, et est suffisamment flexible pour supporter les mouvements des conduits 2 et 3.

Une cavité 6 d’expansion entoure une partie du conduit amont 2 et est définie par le soufflet de dilatation, la surface intérieure du conduit aval 3 faisant face à la surface extérieure du conduit 2 et la surface extérieure du conduit amont 2 faisant face au soufflet 1. La cavité 6 comprend également l’espace situé entre le conduit amont 2 et le fourreau 4a. La cavité d’expansion 6 est fermée par un dispositif de perte de charge 5 fixé rigidement sur au moins l’un du conduit amont 2 et du conduit aval 3. Dans la figure 1, le dispositif de perte de charge 5 est composé d’un joint mobile 8 et d’un système de maintien 51 qui bloque latéralement le joint mobile 8. Dans la figure 1, le système de maintien 51 est fixé rigidement au conduit aval 3.

Le joint mobile 8 est composé d’au moins deux parties mobiles 80a et 80b qui sont ici deux anneaux juxtaposés dans le sens d’écoulement du fluide (figure 4). Le joint mobile 8 entoure et est en contact avec le conduit amont 2. L’extérieur du joint 8 fait face au conduit aval 3 ou au fond du système de maintien 51. Le joint mobile 8 est en contact avec le conduit amont 2 par son diamètre interne et un espace existe entre le diamètre externe du joint 8 et le fond du système de maintien 51 ou le conduit aval 3. La cavité d’expansion 6 définit ainsi un espace sensiblement clos.

De manière non limitative, le joint mobile 8 est composé d’un matériau de préférence métallique résistant à haute température et pendant de longues durées. Chaque partie mobile 80a, 80b ont préférentiellement une épaisseur de 1 à 5mm et les parties mobiles 80, 80b peuvent avoir des épaisseurs différentes. Pour conserver une mobilité relative entre les parties mobiles 80a, 80b, elles sont montées avec des jeux de l’ordre de 0,5 à 5mm. Le nombre de parties mobiles 80a, 80b consécutives et juxtaposées est de minimum deux et préférentiellement inférieur à 4.

Un moyen d’injection 9 de fluide de purge peut être raccordé à la cavité d’expansion 6. Il est situé préférentiellement en amont du soufflet 1 dans le sens de l’écoulement du fluide dans les conduits 2, 3. L’introduction de fluide de purge dans la cavité 6 aide à prévenir l’intrusion de fluide de procédé et de ses contaminants dans la cavité d’expansion 6. Différents types de fluide de purge peuvent être utilisés du moment qu’ils soient compatibles avec le fluide de procédé et également neutre pour les éléments du compensateur 100. Il est également possible d’utiliser plusieurs moyens d’injection répartis sur la circonférence du compensateur 1 dans le but d’homogénéiser la quantité et la densité du fluide injecté dans la cavité 6. Le débit du fluide de purge est alors mieux réparti sur le pourtour du joint 8.

Afin de protéger les éléments du compensateur 100 des effets de la température du fluide de procédé et de garantir son bon fonctionnement, un matelas 7 isolant thermiquement est positionné préférentiellement sur l’extérieur du conduit amont 2 au niveau de la cavité d’expansion 6 c’est-à-dire en vis-à-vis du soufflet de dilatation 1. Un capot 10 couvre ce matelas 7 afin de le protéger des agressions du fluide de procédé et du fluide de purge. En fonction des caractéristiques techniques du matelas 7, le capot 10 n’est pas nécessaire. Le joint mobile 8 repose sur ce capot 10 pour assurer l’étanchéité de la cavité d’expansion 6. Avantageusement, le matériau utilisé pour réaliser ce capot 10 permet également d’améliorer le glissement du joint mobile 8 sur celui-ci lors des mouvements du compensateur, permettant une bonne position et un contact efficace du joint mobile 8 sur le conduit amont 2 et garantissant l’efficacité du joint 8.

Le compensateur 100 de dilation peut comporter deux fourreaux respectivement 4a et 4b, liés rigidement respectivement aux conduits amont 2 et aval 3, portant le soufflet

1. Dans ce cas, et comme représenté en figure 2, le conduit aval 3 est entouré par le fourreau 4b. La cavité d’expansion 6 comprend alors le volume compris entre l’extérieur du conduit aval 3 et l’intérieur du fourreau 4b. Le dispositif de perte de charge 5 ferme la cavité d’expansion 6. Dans cet exemple de réalisation de l'invention, le système de maintien 51 est fixé rigidement sur l’intérieur du conduit aval 3.

La figure 3 montre une vue en coupe d’un dispositif de perte de charge 5 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Ledit dispositif comprend un système de maintien 51 du joint 8 composé d’une première butée 52a et d’une seconde butée 52b qui maintiennent latéralement entre elles le joint mobile 8. Dans cet exemple, les butées 52a et 52b sont fixées rigidement sur la paroi intérieure du conduit aval 3 et s’étendent sensiblement radialement vers le conduit amont 2. Un espace est conservé entre les butées 52a et 52b pour permettre au joint 8 de suivre les mouvements relatifs entre les deux conduits 2 et 3. Les butées 52a et 52b participent également à bloquer le passage du fluide de purge hors de la cavité d’expansion 6 vers le fluide de procédé.

Le joint mobile 8 est mobile verticalement entre les butées 52a et 52b, c’est-à-dire dans le sens longitudinal des butées 52a et 52b. Il est en contact direct avec le conduit amont 2 et préférentiellement avec le capot 10 protégeant le matelas 7 d’isolation thermique. Dans l’exemple de la figure 3, le joint mobile 8 est composé de deux parties mobiles 80a et 80b juxtaposées dans le sens de l’écoulement du fluide. Dans cet exemple de réalisation de l’invention, l’utilisation d’au moins deux parties mobiles 80a et 80b permet d’accentuer la perte de charge et avantageusement de garder un contact optimal d’au moins une des parties mobiles 80a et 80b lorsque les conduits ont des mouvements relatifs angulaires. Les parties mobiles 80a et 80b sont des anneaux c’est-à-dire des pièces annulaires monobloc. Leur diamètre intérieur est sensiblement égale au diamètre extérieur du conduit 2, en prenant en compte les éventuels matelas 7 isolant et capot 10. Le diamètre extérieur des anneaux 80a et 80b est inférieur au diamètre intérieur du conduit aval 3, éventuellement en déduisant l’épaisseur d’un éventuel fond du système de maintien 5.

Pour pallier au problème de la dilation du joint mobile 8 lorsque le fluide de procédé est à une température élevée, notamment au-dessus de 550° Celsius, les parties mobiles 80a et 80b peuvent posséder des encoches de dilatation 81 vis-à-vis de la dilatation radiale. Dans l’exemple présenté en figure 4, ces encoches 81 sont des rainures 81 de dilatation réparties radialement de manière homogène sur les parties mobiles 80a et 80b. Ces rainures 81 de dilatation peuvent s’étendre du bord intérieur de chaque pièce mobile 80a et 80b vers leur bord extérieur, ou inversement (non représenté). Les rainures 81 de dilatation de chaque partie mobile 80a et 80b ne sont pas en vis-à-vis les unes des autres dans le sens d’écoulement du fluide de sorte de limiter la fuite de fluide de purge.

Selon un autre exemple de mise en œuvre de l’invention, le joint mobile 8 peut être adapté pour combler les différentes largeurs d’espace entre les parois des conduits 2 et 3 qui peuvent être observées au niveau du dispositif de perte de charge 5, c’est par exemple le cas des faux-ronds. Ainsi le joint mobile 8 peut avoir une forme elliptique (non représentée) pour combler des espaces plus ou moins larges répartis radialement. Ainsi, les cercles intérieurs et extérieurs représentant les diamètres intérieur et extérieur du joint mobile 8 peuvent ne pas être concentriques, c’est-à-dire que la dimension radiale du joint mobile 8 varie angulairement de sorte d’accepter un mouvement angulaire entre le conduit amont 2 et le conduit aval 3. Selon une variante, la forme du joint 8 et celle du système de maintien 51 peuvent être localement adaptées (non représentée) pour créer une ouverture dans le dispositif de perte de charge 5, par un exemple en prévoyant une ouverture de 2cm de diamètre. Cette ouverture permet d’accentuer localement le phénomène de purge afin d’évacuer d’éventuels dépôts localisés en point bas du compensateur 100 par exemple au niveau du soufflet 1. Un conduit, raccordé à cette ouverture, peut permettre d’aspirer plus particulièrement au niveau du point bas de la cavité d’expansion 6.

Selon une variante de mise en œuvre de l'invention, le joint mobile 8 est constitué d’une pluralité de parties mobiles 80a, 80b,...80n assemblées circulairement à la manière des mailons d’une chaîne, comme représenté en figure 5. L’ensemble de cette pluralité de parties mobiles 80a,...80n forme un anneau entourant le conduit mobile 8. Les parties mobiles 80a,...80n sont maintenues entre elles par des axes 12 avec jeu et se chevauchent angulairement et partiellement avec la partie mobile 80a,...80n adjacente successive, c’est-à-dire que les parties mobiles 80a,...80n sont juxtaposées sur leur hauteur dans le sens de l’écoulement du fluide de procédé comme représenté en figure 6. Les parties mobiles 80a,...80n peuvent avoir un mouvement de rotation autour de ces axes 12. L’extrémité radiale de chaque partie mobile 80a,...80n définit une encoche de dilatation 81 avec la partie mobile 80a,...80n adjacente successive. Ces encoches de dilatation 81 sont utiles pour absorber les dilatations radiales dues aux écarts de température au sein du compensateur 100 mais également permettent de compenser les mouvements relatifs des conduits 2 et 3. Avantageusement dans cet exemple de réalisation de l’invention, les encoches de dilatation 81 du joint mobile 8 sont des jeux de fonctionnement qui permettent également d’installer plus facilement le joint mobile 8 autour du conduit 2 et dans le dispositif de maintien 51. Dans cette variante de réalisation de l’invention, le joint mobile 8 est maintenu entre les butées 52a et 52b, mais peut également être lié à ces butées 52a et 52b.

Le système de maintien 51 selon l’invention peut posséder au moins un pion 53 d’accrochage du joint 8 sur les butées 52a, 52b avec jeu (figure 7). Ce pion 53 permet de maintenir les rainures de dilatation 81 désalignées lors de l’utilisation de parties mobiles 80a, 80b à rainures de dilation 81. Ce pion 53 permet aussi d’éviter le glissement du joint mobile 8 en dehors du système de maintien 51. Le pion 53 permet d’éviter la rotation du joint 8 dans le système de maintien 51. Des pions d’accrochage 53 peuvent être répartis uniformément dans le système de maintien 51. Les butées 52a et 52b servent de support à ces pions 53.

Un autre exemple de réalisation du système de maintien 51 selon l’invention, prévoit une seul butée 52 comme représentée en figure 8. Préférentiellement, les parties mobiles 80a,..., 80n sont alors séparées par la butée 52 et maintenues solidaires par au moins un pion 53 traversant les trois éléments, le joint mobile 8 conservant une mobilité verticale désirée.

Pour assurer un contact efficace du joint mobile 8 sur le conduit amont 2 ou les couches 7 et 10 le recouvrant, un élément de contrainte 13 peut être placé entre le conduit aval 3, ou le fond du système de maintien 51, et le joint mobile 8 afin de d’exercer sur le joint mobile 8 un effort de poussée dirigé vers le conduit amont 2, assurant un contact intime entre le joint mobile 8 et le conduit amont 2. Cet élément de contrainte 13 peut être par exemple bande faite en un matériau résilient, un système utilisant des ressorts (figure 9).

Selon un autre mode de réalisation de l’invention (non représenté), le système de maintien 51 peut être composé de n butées 52a, 52n. Chaque espace entre lesdites butées héberge alors au moins une partie mobile 80a, 80b du joint mobile 8.

Quel que soit le mode de réalisation du joint mobile 8 et en fonction des conditions d’utilisation, on peut observer ou anticiper dans la partie inférieure du dispositif de perte de charge 5 lorsque les conduits 2 et 3 du compensateur sont sensiblement parallèles au sol, un décollement du joint mobile 8 par rapport au conduit amont 2. Cela peut être dû à l’effet du poids du joint mobile 8 combiné par exemple à la dilation thermique ou à la déformation des matériaux utilisés. Pour pallier à ce problème, l’invention prévoit un système de maintien 51 décomposé en plusieurs tronçons indépendants, mais alignés, de sorte de pouvoir en positionner une partie sur le conduit aval 3 et une autre partie sur le conduit amont 2.

Ainsi dans la figure 10, une première partie du système de maintien 51 est fixée rigidement au conduit aval 3 sur la partie supérieure du compensateur 100 et une deuxième partie est fixée rigidement sur le conduit amont 2 ou une des couches 7 et 10 sur la partie inférieure du compensateur 100. Préférentiellement, les deux parties du système de maintien 51 sont en vis-à-vis ou avec recouvrement à leurs extrémités par exemple au niveau des côtés du compensateur 100 de sorte d’avoir une certaine continuité du dispositif de perte de charge 5. Une certaine distance entre les butées 52a et 52b est définie pour ne pas gêner les mouvements des conduits 2 et 3. Dans cette mise en œuvre de l’invention, le joint mobile 8 est en contact avec le conduit amont 2 en partie supérieure du compensateur 100 et en contact avec le conduit aval 3 en partie inférieure du compensateur 100.

La cavité d’expansion 6 peut être régulée en pression grâce à l’injection de fluide de purge afin de maintenir une surpression par rapport au conduit véhiculant le fluide de procédé. L’injection de fluide est alors adaptée en continu au besoin du compensateur et permet de limiter la consommation de fluide de purge donc limiter les impacts du fluide de purge sur le fluide de procédé et le procédé intégrant le compensateur 100.

Claims

REVENDICATIONS

1. - Compensateur (100) comprenant :

- un conduit amont (2) et un conduit aval (3), le conduit amont (2) s’étendant en partie à l’intérieur du conduit aval,

- un soufflet de dilatation (1) reliant les deux conduits de sorte qu’un fluide s’écoule du conduit amont (2) vers le conduit aval (3), le soufflet de dilatation (1) définissant avec une portion du conduit aval (3) une cavité d’expansion (6) entourant une partie du conduit amont (2), et

- un dispositif de perte de charge (5) disposé entre le conduit amont (2) et le conduit aval (3) dans la cavité d’expansion (6), ledit dispositif de perte de charge (5) comprenant un joint mobile (8) entre le conduit amont (2) et le conduit aval (3), le joint mobile (8) entourant le conduit amont (2) avec jeu et dont le mouvement le long du conduit amont (2) est limité par un système de maintien (51 ) fixé rigidement sur au moins l’un du conduit amont (2) et du conduit aval (3), caractérisé en ce que le joint mobile (8) du dispositif de perte de charge (5) est composé d’au moins deux parties mobiles (80a, 80b) l’une par rapport à l’autre, juxtaposées dans le sens de l’écoulement du fluide et en ce que le joint mobile (8) présente au moins deux encoches de dilatation (81).
2, - Compensateur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie mobile (80a, 80b) comprend au moins une encoche de dilatation (81), l’encoche de dilatation (81) d’une première partie mobile (80a) étant décalé angulairement de l’encoche de dilatation (81) de l’autre partie mobile (80b), de sorte que les au moins deux encoches de dilatation (81) ne sont pas en vis-à-vis dans le sens d’écoulement du fluide.
3. - Compensateur (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque partie mobile (80a, 80b) est une pièce annulaire monobloc (80a, 80b) et en ce que les encoches de dilatation (81) sont des encoches (81) radiales dans la pièce annulaire monobloc (80a, 80b).
4, - Compensateur (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’au moins une partie des encoches (81) s’étend depuis un bord intérieur de la pièce annulaire monobloc (80a, 80b) vers le bord extérieur.
5. - Compensateur (100) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu’au moins une partie des encoches (81) s’étend depuis un bord extérieur de la pièce annulaire monobloc (80a, 80b) vers le bord intérieur.
6. - Compensateur (100) selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le système de maintien (51) comprend au moins une butée (52) formant une première surface d’appui pour une des parties mobiles (80a) dans le sens d’écoulement du fluide et formant une deuxième surface d’appui pour l’autre des parties mobiles (80b), dans le sens opposé au sens d’écoulement du fluide, et en ce qu’il comprend au moins un pion d’accrochage (53), avec jeu, des parties mobiles (80a, 80b) sur la butée (52).
7. - Compensateur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint mobile (8) est constitué d’une pluralité de parties mobiles (80a,..., 80n) assemblées les unes aux autres circulairement, chaque partie mobile (80a,..., 80n) chevauchant angulairement et partiellement la partie mobile adjacente successive et en ce que l’extrémité radiale de chaque partie mobile (80a,..., 80n) définit une encoche de dilatation avec la partie mobile (80a,..., 80n) adjacente successive.
8. - Compensateur (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint mobile (8) présente une dimension radiale variant angulairement de sorte de d’accepter un mouvement angulaire entre le conduit amont (2) et le conduit aval (3).
9. - Compensateur (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de maintien (51) du joint mobile (8) comprend au moins une butée (52) formant surface d’appui pour le joint mobile (8) dans le sens d’écoulement du fluide et au moins un pion d’accrochage (53) avec jeu du joint sur la butée (52).
10. - Compensateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le système de maintien (51) du joint mobile (8) comprend une première butée (52a) formant surface d’appui pour le joint mobile (8) dans le sens d’écoulement du fluide et une deuxième butée (52b) formant une surface d’appui pour le joint mobile (8) dans le sens opposé au sens d’écoulement du fluide.
11, - Compensateur (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système de maintien (51) comprend au moins un pion d’accrochage (53), avec jeu, du joint sur au moins une de la première et de la deuxième butée (52a, 52b).
12, - Compensateur (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’au moins un élément de contrainte (13) est placé entre le conduit aval (3) et le joint mobile (8) et en ce que l’élément de contrainte (13) exerce sur le joint mobile (8) un effort de poussée dirigé vers le conduit amont (3) de sorte qu’un contact intime est maintenu entre le joint (8) et le conduit amont (2).
13, - Compensateur (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un premier fourreau (4a) extérieur et un deuxième fourreau (4b) extérieur respectivement attachés sur le conduit amont (2) et le conduit aval (3), le soufflet de dilatation (1) reliant lesdits fourreaux (4a, 4b).
14, - Compensateur (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface extérieure du conduit amont (2) comprend dans la cavité d’expansion (6) un matelas (7) isolant thermiquement.
15, - Compensateur (100) selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’il comprend un capot (10) recouvrant le matelas (7) isolant thermiquement dans la cavité d’expansion (6) et en ce que ce capot (10) est en contact avec le joint mobile (8).
16, - Compensateur (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compensateur (100) comprend au moins un moyen (9) d’injection d’un fluide (10) dans la cavité d’expansion (6).
17, - Joint mobile (8) comprenant au moins deux parties mobiles (80a, 80b) l’une par rapport à l’autre, et présentant au moins deux encoches de dilatation (81), le joint mobile (8) étant particulièrement destiné à être compris dans un compensateur (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.

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