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Récipient soud.
La présente invention concerne la soudure et, en par- ticulier, la soudure de récipients hermétiques aux gaz ou aux pressions, à l'intérieur desquels des pressions élevées sont produites.
Bien que se rapportant de façon générale aux problèmes de la soudure, l'invention concerne spécialement la soudure hermétique et, en particulier, la soudure de récipients utilisés dans des installations complètement hermétiques contenant des fluides corrosifs ou radio-actifs sous pression. La soudure hermétique consiste à souder un récipient ou l'équivalent de façon qu'il soit étanche aux fluides, par opposition à la soudure de construction. Cette dernière a pour bit principal de pro- duire une soudure pouvant résister à des forces mécaniques im- portantes. Dans le cas de la soudure hermétique, le but est de réaliser une soudure pouvant n'être soumise qu'à des forces rela-
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tivement restreintes, mais qui doit être étanche aux fluides.
Si'la résistance unitaire d'une soudure peut être plus grande que celle du métal associé, la flexibilité plastique (ductilité) de la soudure n'est pas aussi grande que celle du :métal associé. :On peut obtenir une soudure solide capable de résister à des forces élevées, mais sa faible flexibilité empêche les déformations nécessaires pour éviter les fuites dans un récipient hermétique sous pression, et une soudure de ce genre ne convient pas comme soudure hermétique. Quand on exige une soudure hermétique en présence de forces importantes, il est courant de construire l'appareil de façon que les forces élevées soient encaissées par des éléments de structure comme un pas de vis, une cale ou un verrou, tandis que la soudure hermétique n'est soumise ou'à de forces .relativement faibles.
Les soudures hermétiques sont utilisées dans les instal- lations hermétiques contenant des fluides corrosifs et/ou radio-actifs sous pression et à des températures élevées dans des appareils copine des moteurs, soupapes, pompes, filtres, épurateurs, instruments, etc. enfermés dans des récipients hermétiques. Souvent, il faut que l'on ait accès à l'intérieur de ceux-ci pour l'entretien, le nettoyage, le réglage ou l'inspec- tion pendant les arrêts de l'installation et il est souhaitable que les soudures hermétiques le permettent. Les soudures hermé- tiques sont utilisées dans des systèmes hydrauliques fonctionnant à pressions et températures élevées.
Dans-un cas d'application de l'invention, le récipient sous pression est soumis à une pression de l'ordre de 2. 000 à 2. 500 livres par pouce carré (140 à 175 kg/cm2) et fonctionne à une température comprise entre 70 F et 600 F (21 à 315 C). Le récipient doit, dans ces condi- tions, rester entièrement hermétique.
Le récipient hermétique étanche à la pression précité peut être fait en plusieurs matières différentes mais, de pré- férence, en acier inoxydable, surtout dans le cas on le récipient
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doit résister à la corrosion et aux hautes températures. Le récipient est,,: de* préférence, réaliséen plusieurs parties démontables réunies par des joints à visser 'ou autres et par des soudures hermétiques.
Quoique les soudures hermétiques soient disposées de façon à subir des efforts moindres que les autres parties du récipient? il est cependant essentiel que les soudures hermétiques puissent résister à la pression développée à l'intérieur du récipient et, dans le cas des hautes températures, aux tensions dues à la dilatation thermique différencielle. La nécessité d'entretenir les appareils à l'in- térieur des récipients est raisonnablement fréquente et il est donc utile que le récipient puisse être facilement démonté*
L'invention a pour but de procurer un récipient soudé hermétique dans'lequel des hautes ¯pressions sont pro- duites et -dont les soudures doivent être capables de résister à la haute pression et à la'flexion dues à ;
La pression 11µterne, et aux -effets thermiques sur les pièces jointes.
L'invention a aussi pour but de procurer un récipient soudé étanche à l'a pression., capable de résister aux pressions élevées et pouvant être' facilement démonta
En termes simples,,, l'invention concerne spécialement un ensemble soudé hermétique, comme précité pouvant consister en un bottier considère,,- pour la facilité, comme ayant la forme d'un cylindre ou d'une autre surface de révolution dont une, des bases est percée d'une ouverture circulaire dans laquelle doit être scellé un couvercle ou'un:bouchon. L'ouverture peut comporter un taraudage dans lequel s'engage le filetage corres- pondant du bouchon ou autre dispositif de fermeture, comme ceux précités, capable de maintenir les-parties en place et de résis- ter à l'effet de la pression.
Il est souhaitable que le couvercle et le récipient soient soudés l'un à l'autre de façon hermétique, et qu'une soudure hermétique périphérique de l'un ou l'autre type soit prévue à la jonction des deux parties.
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L'invention est basée sur la constatation que la contrainte maximum produite dans la soudure hermétique est due à la déformation provoquée par la haute pression, des parois du récipient par rapporta la fermeture- Cette déformation peut être importante. Dans les récipients cylindriques calculés suivant le code de la Société Américaine des Ingénieurs Mécani- ciens, la déformation radiale permise est de l'ordre de 0,0005 pouce (0,013 mm) par pouce de diamètre du récipient.
Les réci- pients faisant principalement l'objet de la présente invention ont un diamètre compris entre 2'pouces et approximativement 16 pouces (50 à 400 mm), et la déformation varie donc entre 0,001 pouce (0,025 Bas) et environ 0,008 pouce (0,2 mm). Cette déforma- tion produit des tensions dans une soudure périphérique du type précité et ces tensions sont importantes. En outre, il a été constaté que les parties filetées ou autres fermetures destinées à encaisser la grande composante des tensions, la poussée axiale par exemple, tendent, à cause des tolérances de fabrication, à se déplacer l'une par rapport à l'autre sous l'effet de la pression, et ce déplacement provoque des contraintes dans la soudure hermétique.
Par les contraintes'produites par la déformation et le mouvement relatif des parties de fermeture, les fibres les plus extérieures de la soudure sont comprimées et les fibres les plus intérieures de la soudure sont soumises à tension. Il y a, en outre, une tension circonférencielle per- pendiculaire à celle précitée, et cette tension circonférencielle est habituellement la plus petite des deux.
Une soudure étanche à la pression, capable de résister à cette contrainte, pourrait être obtenue en appliquant un nombre suffisant de points de soudure le long du joint entre le couvercle et la paroi du récipient. Mais cette solution présente l'incon- vénient de rendre le démontage difficile et, en outre, de manquer de flexibilité ou de souplesse. D'autre part, en exécutant un nombre suffisant de points de soudure pour résister aux con-
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traintes, on.déforme le couvercle et l'enveloppe, ce qui souvent entraîne un mauvais fonctionnement des parties internes.
Le couvercle.,et la paroi du récipient pourraient ,aussi être assemblés par une soudure entre lèvres circulaires concentriques à la jonction du couvercle et de l'enveloppe, une lèvre faisant corps avec la tête et l'autre lèvre faisant corps avec l'enveloppe. Il a été constaté qu'une soudure de ce genre est incapable de résister aux efforts produits à l'intérieur des récipients du type précité.
Suivant l'invention, un récipient ou ensemble soude comprend, entre l'endroit du récipient où la déformation se' produit et la soudure, une -pièce élastique ou matelas qui contient la pression. Ce matelas absorbe, en grande partie, le mouvement produit par la déformation et fait que la soudure n'est soumise qu'à une tension limitée de type prévisible et comprise entre les limites de sollicitation'admissibles par.la matière du joint soudé. soudé.
Plus précisément, un récipient hermétique capable de résister à de hautes oressions ou à des dilatations thermiques différencielles, comprend suivant l'invention' une enveloppe percée d'une ouverture et une fermeture, pour. cette dernière, munie d'un matelas élastique disposé entre'les surfaces contigues de la fermeture et de l'enveloppe du récipient.
Plus exactement, ce matelas ou paroi d'amortisse- ment peut consister en protubérances de l'enveloppe et de la fermeture, les faces jointives de ces protubérances étant disposées et s'épousant de telle façon que, ; lorsque la ferme- ture est en place dans l'enveloppe,,les protubérances se com- binent de manière à constituer un élément ayant la forme d'un tore creux. Cet élément est proportionné, disposé et soudé de façon à procurer le matelas élastique voulu entre les parties qui fléchissent l'une par rapport à l'autre.
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La paroi d'amortissement peut aussi prendre d'au- tres formes.Suivant'une forme d'exécution de l'invention, le matelas élastique a la forme d'un segment de sphère. La paroi d'amortissement peut aussiavoir la forme d'une bague creuse de section transversale semi-circulaire.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnée ci-après, de quelques-unes de ses formes d'exécution représentées, à- titre d'exemple, aux dessins an- nexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue partielle en coupe d'une sou- dure ordinaire, servant à expliquer l'invention.
La figure 2 est une vue partielle montrant, de façon exagérée, les effets d'un effort de flexion sur une soudure ordinaire...
La figure 3 est une vue en coupe d'une forme d'exécution de l'invention.
La figure 4 est une vue en coupe d'une modification de la forme d'exécution de la figure 3.
La figure 5 est une vue partielle, en coupe, montrant la répartition des moments, des efforts et des forces dans la forme d'exécution représentée à la figure 3.
La figure 6 est une vue schématique montrant la rela- tion entre les moments et les forces dans la forme d'exécution de la figure 3.
La figure 7 est un graphique tiré d'une analyse du schéma de la figure 6.
La figure est une vue en coupe d'une variante de l'invention.
La figure 9 est une vue en coupe 3' une autre variante de l'invention.
La figure 10 est une vue en coupe d'encore une autre forme d'exécution de l'invention.
La figure 11 est une coupe longitudinale d'une autre variante de l'invention.
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La figure 12 est -une coupe transversale, prise suivant la- ligne XII-XII, de la variante représentée à la figure 11.
La figure 13 est une coupe longitudinale d'encore une autre variante de l'invention, et
La figure 14 est une coupe transversale, prise suivant la ligne XIV-XIV, de la variante représentée à la figure 13.
La figure 1 représente des parties d'une enveloppe
21 pourvue d'une ouverture 23 et d'une fermeture 25 pour cette dernière- L'interstice 27 entre la fermeture et l'enveloppe sur le pourtour de l'ouverture, est représenté avec exagération sur la figure. L'enveloppe 21 comporte un prolongement 31 autour du pourtour de l'ouverture 23, et la fermeture 25 comprend un pro- longement correspondant 35. L'enveloppe 21 et la fermeture 25 sont soudées l'une à l'autre en 37 -aux extrémités des prolonge- ments 31 et 35.
Comme la figure 1 le montre, le récipient constitué par l'enveloppe 21 et la fermeture 25, est soumis à une pression P. Cette pression s'établit dans l'intervalle entre l'enveloppe 21 et la fermeture 25 et se manifeste par une poussée perpen- diculaire aux parois 41 de l'enveloppe 21 et 45 de la fermeture 25 qui se font face., comme les flèches du dessin l'indiquent.
La figure 2 montre le résultat de cette poussée sur les prolongements 31 et 35 de la fermeture et de l'enveloppe, La pression à l'intérieur du récipient agit aussi sous les pro- longements 31 et 35, et produit une déformation de la paroi 41 de l'enveloppe par rapport à la paroi de fermeture 45, de valeur S. La déformation 6 provoque des efforts de flexion et circonférenciels dans la soudure 37, auxquels il faut ajouter un effort de flexion dû aux forces de compression (représentées par les flèches sur la figure 1) s'exerçant entre les prolonge- ments 31 et 35.
L'effort de flexion, qui est le plus important, peut être représenté par un vecteur dans le plan du dessin dirigé radialement vers l'intérieur ou l'extérieur à partir de l'axe
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de aymétrie de l'enveloppe et de la fermeture, supposées toutes deux de¯ section circulaire. En fait, les efforts de flexion soumettent les fibres du coté extérieur de la soudure 37 à un effort de compression et les fibres du côté intérieur à un effort de traction. Ce sont ces efforts qui rendent une soudure ordinaire défectueuse quand on soude un récipient du type considère. L'effort circonférenciel est tangent aux élé- ments circulaires de la soudure et n'est pas aussi importent que l'effort de flexion, parce qu'il est normalement beaucoup plus petit.
La fermeture mécanique (non représenter qui réunit la fermeture 25. à l' enveloppe 21, à cause des tolérances nor- males de construction., voit ses parties déplacées l'une par rapport à l'autre sous l'effet de la pression, eë qui soumet la sou- dure 37 à un effort de cisaillement sévère. La fermeture 25 est ordinairement déplacée dans le sens de la flèche en gros trait de la figure 1.
La figure 3 représente un récipient conforme à l'inven- tion. Ce récipient comprend une enveloppe 51 qui peut être de forme cylindrique, dont une des bases 55 présente une ouverture 53 de section transversale circulaire. La partie intérieure taraudée 57 de l'ouverture 53 a une section un peu réduite et présente un épaulement à mi-hauteur de l'ouver- ture. L'épaulement est prévu à l'extrémité extérieure du taraudage. L'enveloppe 51 est pourvue d'un prolongement annu- laire 61 de section transversale en forme de crochet, sur le pourtour de l'ouverture. Le prolongement 61 fait corps avec l'enveloppe 51 et est raccordé à celui-ci du côté opposé au pourtour de l'ouverture 53, par un raccord rentrant arrondi.
La face 63 du prolongement 61 proche du pourtour de l'ouverture 53 est de forme circulaire et se trouve exactement dans le pro- longement de cette ouverture. La face éloignée 65 du prolongement est inclinée par rapport à cette surface cylindricue définie
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par la paroi de l'ouverture.
Le récipient suivant l'invention comprend aussi pour fermer couverture 53, 'un bouchon ou fermeture 71. Près de son extrémité 73, le bouchon est fileté et vissé dans le taraudage 57 de l'ouverture; il est capable d'encaisser la pression intérieure. A supérieure du filet, le bouchon comporte un rebord 75 qui s'adapte contre l'épaulement de l'ouverture 53. Un prolongement annulaire 81 de section transversale en forme de crochet avec raccord rentrant arrondie entoure la périphérie de la fermeture 71 et fait corps avec celle-ci.
La face 83 proche de la fermeture 71, et continue' au prolongement 61 de l'enveloppe, du prolongement 81 de la fermeture 71 est de forme circulaire, et se trouve exactement en ligne avec les parois adjacentes de la fermeture et de l'ou- verture, s'adaptant donc exactement à la face correspondante 63 du prolongement 61 de l'enveloppe. La face éloignée 85 du pro- longement de la fermeture est inclinée'par rapport à la surface cylindrique définie par les parois de la fermeture 71 et de l'enveloppe 51, et, quand le bouchon est vissé dans l'ouverture de l'enveloppe, les surfaces inclinées 85 du prolongement 81 et 65 du prolongement 61 délimitent un espace annulaire de section en forme de V.
On dépose dans cet espace, par soudure à l'arc par exemple, un métal de remplissage 91 qui est, de préférence mais pas nécessairement, de la nature du métal de l'enveloppe 51 et de la fermeture 71. L'enveloppe 51 et la fermeture 71 sont ainsi soudées et forment ensemble un récipient capable de résister aux efforts -produits par des hautes pres- sions.
Le scellement entre les -parties 6l et 81 peut pussi consister en une soudure autogène, c'est-à-dire ou'on soude les bords des parties l'un à l'autre sans matière d'apport,. par pression, chaleur, ou les deux* Dans ces conditions, les joints continus des prolongements 61 et 81 sont parallèles entre eux et
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non inclinés, à l'endroit de la soudure.
La près-sien P à l'intérieur du récipient représenté à la. figure 3. produit tune poussée axiale dans le sens de la flèche de la figure 3."Cette poussée est encaissée par le bouchon.
A cause du jeu existant entre les filets des parties filetées, le bouchon 71 est déplace par rapport à. l'enveloppe 51 sous l'effet de la poussée axiale* La forme géométrique et les di- mensions des parois 61 et 8l sont telles qu'elles constituent un matelas élastioue qui absorbe ce déplacement et la soudure 91 ne subit pas d'effort de cisaillement notable.
Les essais de destruction d'un récipient comme celui représenté à la figure 3, ont montré que le déplacement produit par la poussée axiale peut atteir-dre un quart de pouce (6,4 mm) avant rupture. Les essais durant lesquels un déplacement aussi important a été observé, ont été faits sur un -récipient comme celui représenté à la figure 3. L'enveloppe de ce récipient consistait en un cylindre circulaire creux ayant un diamètre intérieur de 6-9/16 pouces (166 mm). Le diamètre moyen de la soudure était de sept pouces (178 mm). Le rayon intérieur du corps de l'anneau toroïdal était de 0,130 pouce (3,3 mm) et son rayon extérieur de 0,225 pouce (5,7 mm).
La pression P à l'intérieur du récipient produit aussi une dilatation ou déformation de la paroi de l'enveloppe 51 par rapport à la fermeture 71. Cette dilatation produit un effort de flexion dans la soudure 91 qui se matérialise par une com- pression des fibres extérieures et une traction sur les fibres intérieures (figure 5). En outre, la pression P s'applique per- pendiculairement à le. surface de l'ouverture 95 entre les pro- longements 61 et 81. La pression P soumet les fibres de la sou- dure 91 à un effort de traction #P (figure 5) oui est opposé à l'effort de compression ## sur les fibres extérieures.
En outre,, les parties des prolongements 61 et 81 entre l'enveloppe 51 et la soudure 91 constituent un matelas élastique aui absorbe
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les efforts dans le cas de faibles contraintes*
L'expérience a montré qu'unrécipient du type repré- senté à la figure 3 est capable de résister aux efforts produits par les pressions développées dans les cas d'uti- lisation précités de ces récipients. Les essais montrent qu'une soudure 91 du type qui vient d'être décrit servant de scellement à un récipient contenant un moteur électrique, peut subir une déformation axiale atteignant un quart de pouce (6,4 mm), avant qu'il y ait rupture.
Dans la pratique de l'invention, on a constaté qu'il est important que les lèvres 65 et 85 de la soudure -qui délimi- tent l'espace annulaire de soudure 91 à section en V, soient bien usinées. Ceci est une exigence coûteuse. Comme la soudure 91 est un point essentiel du bon fonctionnement de l'appareil, ce coût est cependant d'importance secondaire. En outre, il existe des procédés d'usinage à gabarit dont l'utilisation peut réduire le coût de l'usinage des lèvres 65 et 85 à un prix in- signifiant.
Dans le récipient représenté à la figure 3 les pro- longements 61 et 8l sont réunis à l'enveloppe 51 et la fermeture 71, par des congés. La figure 4 'représente une variante, où les prolongements 101 et 111 n'ont pas de congés. Pour le reste,les récipients des figures 3 et 4 sont identiques. Cette variante est plus satisfaisante au point de vue possibilités de fabrication, mais moins satisfaisante au point de vue exploi- tation, que le récipient de la figure 3*
Pour bien faire ressortir la nature de l'invention, il est bon de considérer ici les forces qui agissent sur la soudure et les réactions qui en découlent.
Les forces et moments appliqués, ainsi que les efforts développés dans une section d'un récipient toroïdal à faible section transversale, comme représenté à la figure 3, sont représentés aux figures 5 et 6.
L'état physique du joint découle de ce que, sons l'effet
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de la pression P à l'intérieur du récipient, l'enveloppe tend à ¯se séparer légèrement de la fermeture- Corme les prolonge- ments 61 et 81 font respectivement corps avec l'enveloppe 51 et la fermeture 71, sur-une surface notable et non suivant une simple ligne de contact, les jonctions prolongement 61 - enveloppe 51 et prolongement 81 - fermeture 71 résistent à l'effort de flexion, mais le prolongement 61 dépassant l'enve- loppe 51 fléchit vers l'extérieur et produit des contraintes dans la soudure. Dans l'analyse faite ci-après, on considère une section transversale du tore 61-81. Il est supposé que cette section a une profondeur égale à l'unité dans la direction perpendiculaire au plan du dessin.
Cette section peut ainsi être considérée comme un cercle d'une épaisseur égale à l'unité, -avec une soudure en m n. L'autre extrémité diamétralement opposée, correspondant au point de jonction du,prolongement 61 et de l'enveloppe 51, est écartée d'une distance
Il est supposé que 'la rigié du tore 61-81, com- parée à celle de l'enveloppe 51, est négligeable, et la déformation radiale de l'enveloppe 51 est donc produite uniquement par la pression P, sans être entravée par le tore 61-81. Il est clair aussi que la contrainte, dans la soudure 91, provoquée par la pression, doit être additionnée algébrique- ment à la contrainte due à la flexion du récipient. L'effort produit dans le tore 61-81 par la pression, est le même dans toute l'épaisseur de la paroi du tore-:.
Dans ces conditions, on admet .que : M# = le moment dû à la déformation du tore.-
F = la. force produisant la déformation du tore. r = le rayon moyen de la section transversale du tore.
# = l'angle compris entre un axe en travers de la section des prolongements 61-81 constituant axe de symétrie de la section du tore et un point quelconque de la
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section transversale des prolongements. t = l'épaisseur de la section transversale des prolongements. b = le bras de levier par lequel la force F agit sur tout point de la section transversale des prolongements.
U = l'énergie constituée par la,, contrainte de la section transversale des prolongements d'épaisseur unitaire.
E = le module d'élasticité de la soudure.
I = le moment d'inertie de la section transversale circu- laire des prolongements d'épaisseur unitaire.
## = la contrainte produite dans la soudure 91 par la flexion.
#P = la contrainte produite dans la soudure 91 par la pressipn. a = le rayon intérieur de l'enveloppe 51. h = l'épaisseur de paroi de l'enveloppe 51.
Dans le cas d'une contrainte limite #e somme des contraintes #S et #P, l'équation limitatrice pour le calcul du récipient est, (1) r (r/t)2 - #e/p (r/t) r + C1 = 0
Dans l'équation (1),, le rayon r , est minimum pour,: t 2P
La figure 7 est un graphique donnant r en fonction -de r dans le cas où Mo est nul (c'est-à-dire le cas où les, t prolongements toroïdaux 61 et 81 ne prennent contact avec l'enveloppe 51 et la fermeture 71 que suivant une ligne géomé- trique et' ne sont pas empêchés de tourner l'endroit de ce contacta et dans le cas où une valeur approximative de Mo est définie.
La courbe inférieure correspond à l'équation (1) dans le cas de Mo nul, et la courbe supérieures correspond à l'équation (l) dans le cas où Mo est- égal à Fr. "r" est porté verticalement en pouces et le rapport entre le rayon moyen et l'épaisseur de la section (r/t) est porté horizontalement, les t valeurs indiquées à la figure 7 correspondant à un cas réel rencontré dans la mise en pratique de l'invention. Cette courbe
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passe par un minimum (r = 0,2 pouce ou 5 mm) pour 1: = 3. t
Pour réduire l'encombrement, il est bon de prendre le rayon moyen aussi petit. que possible, et la. courbe représentée à la figure 7 peut être.utilisée avantageusement à cet effet.
Des courbes semblables à celles représentées à la figure 7 peuvent être tracées dans toutes les circonstances et dans chaque cas, le crayon de la section et le rapport entre le rayon et l'épaisseur pouvant être pris de façon à correspondre à la région du minimum des courbes* De préférence, la courbe supé- rieure, correspondant au cas 'où on tient compte du moment d'extrémité Mo,, sera utilisée.
Quand l'épaisseur (t) devient grande par rapport au rayon (r), l'effort total sur la paroi intérieure dû à la pression et à la flexion, devient égal à
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Il est bon aussi de considérer -L'effort circonférenciel, c'est-à-dire l'effort tangent à toute partie circulaire de la soudure 91 entourant les prolongements toroïdaux 61-8r.
Quand l'enveloppe 51 subit une déformation d'une distancées comme représente à la. 'figure 5, elle produit un effort cir- conférenciel égal à #/Rc, où Rc est la distance entre l'enve- loppe et le centre du récipient 51 et de la fermeture 71.
La soudure 91 est symétrique' autour de l'axe'de la section 61-1 aui la'traverse son centre par conséquent, la contrainte qui la'traverse en son centre et, par conséquent, la contrainte circonférencielle #w appliquée -aux deux extrémités de la soudure 91 est égale à la moitié de l'effort circonférenciel de l'enveloppe, puisque la déformation des.-- deux- extrémités de la soudure n'est égale qu'à 1/2 . L'effort circonférenciel appliqué à la soudure est ainsi égal à #E/2R, où R est la distance entre la soudure et l'axe de l'enveloppe 51 et de la fermeture 71.
#w est plus petit que l'effort de flexion et l'analyse ci-dessus de l'effort de flexion permet de trouver les dimensions
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voulues de la soudure assurant une contrainte limite* En ce qui concerne l'effort de cisaillement, le matelas flexible du scellement est dépose de façon à encaisser le déplacement axial sans provoquer de cisaillement notable.
L'efficacité de la construction a été démontrée par la fabrica- tion et la mise à l'épreuve de réservoirs conformes à l'in- vention.
L'ensemble soudé conformément à la présente invention peut être construit de façons différentes de celles des formes d'exécution des figures 3 et 4. Différentes autres construc- tions sont représentées aux figures 8, 9 et 10. Dans ces formes d'exécution, le matelas élastique se présente sous la forme d'une coquille reliant une partie de la surface de la fermeture à une partie de la surface de l'enveloppe, et soudée à l'une ou l'autre de ces surfaces ou aux deux.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 8, la fermeture 121 dépasse le dessus de l'enveloppe 51 et sa paroi extérieure est le prolongement exact de la paroi de la fermeture à l'intérieur de l'ouverture 53. La coquille amortisseu se 123,dans ce cas, fait corps avec la fermeture 121 et a, de préférence, la forme d'un tore dont la section longitudinale consiste en deux quarts de cercle diamétralement opposés et dis- posés symétriquement par rapport à l'axe de l'enveloppe 51 et de la fermeture 121. La coquille 123 est scellée à la base 55 de l'enveloppe 51 par une soudure annulaire 125.
Dans le cas du récipient représenta à la figure 9, la fermeture 131 a un rebord 133 par lequel elle s'applique sur l'enveloppe 51 et un prolongement 135. aligné sur la paroi extérieure de l'enveloppe 51. Dans- ce cas, le matelas amor- tisseur a la forme d'un anneau creux 141, dont la section
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transversale est Qe#mi-courone, et nui est soudé à la surface de la fermeture 131 et à la surface de l'enveloppe 51 par les
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"soudures 1!3 et 145.
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Dans le cas du récipient représente à la figure 10, la surface de- la 'fermeture 151 vient à ras de la surface de l'enveloppe 51, et la coquille amortisseuse a la forme d'un anneau 153 dont la section transversale est une demi-couronne , et dont les bords sont soudés aux surfaces adjacentes de la fermeture et de l'enveloppe, par des soudures 155 et 157.
Dans-la .forme .d'exécution représentée aux figures 11 et 12, le filetage est remplacé par des cales prévues entre l'enveloppe 201 et la fermeture 203. Dans ce cas, une encoche annulaire 205 est creusée dans la paroi de l'enveloppe 201, dans le voisinage de l'ouverture de celle-ci. Le système de blo- cage comprend plusieurs cales 207 ayant la forme d'arcs d'un anneau circulaire plat 'et -dimensionnées,de façon à s'adapter dans l'encoche 205, ainsi .qu'une bague de retenue 209 pour les cales.
Des prolongements en forme decrochets 221 223, 225 et 227 entourent respectivement le bord de l'ouverture dans l'enveloppe 201, le bord adjacent de la bague de retenue 209, le bord opposé de la bague 209 et la fermeture 203. Ces prolongements 221, 223, 225,' 227 sont construits comme les prolongements de la figure 3, ont les mêmes dimensions et sont scellés au moyen de soudures 231, 233 semblables à la soudure 91 de la figure 3.
Pour assembler le récipient représenté aux figures 11 et 12, on commence par placer la fermeture 203 dans l'ouverture de l'enveloppe 201. Les cales 207 sont ensuite déposées sur le rebord 235 de la fermeture 203. On introduit alors la bague 209 entre la fermeture 203 et l'enveloppe 201 de façon que l'extré- mité 237 de cette bague fasse' glisser les cales 207 dans l'encoche 205. On soude ensuite de façon à obtenir les 'scellements 231 et 233. L'assemblage se fait facilement, avec les gabarits et accès soirs voulus..
Dans la variante représentée aux figures 13 et 14, on utilise un système de fermeture à baïonnette entre l'enveloppe 301 et la. fermeture 303. Dans ce cas, l'enveloppe 301 est pourvue
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de filets 305 et 307 couvrant des arcs diamétraleaent opposés d'un peu moins de 90 dans la paroi intérieure de 15ouverture. d'un peu moins de 90 dans paroi intérieure de l'ouverture.
Les arcs 309 et 311 de la paroi intérieure, compris entre les filets 305 et 307, sont fraisés jusqu'à fond de filets La fermeture porte des filets correspondants 321, 323 couvrant aussi des arcs diamétralement opposés d'un peu moins de 90 , et les surfaces courbes entre filets 321 et 323 sont aussi creusées jusqu'à fond de filet. Des prolongements en forme de crochets 33le 333 semblables à ceux de la figure 3 prolongent aussi l'enveloppe 301 et la fermeture 303. Celle-ci est scellée à l'enveloppe 301 du moyen d'une soudure 335 semblable à celle de la forme d'exécution de la figure 3.
On commence par' introduire la fermeture 303 dans l'ou- verture de l'enveloppe 301, de façon que''les arcs. filetés 321, 323 se présentent à l'endroit des. arcs fraisés 309, 311 de l'en- veloppe, et que les filets 305, 307 de l'enveloppe se présentent à l'endroit des arcs fraisés de la fermeture. On tourne ensuite la fermeture de 90 , de façon que les filets 305, 307 s'engagent entre les filets 321, 323, et la fermeture est ainsi bloquée.
Un fait ensuite la soudure 335.
La forme d'exécution représentée aux figures 13, 14 peut subir de nombreuses modifications. Par exemple, les arcs filetés peuvent couvrir beaucoup moins que 90 , ou bien il peut y avoir plus d'un jeu d'arcs notablement inférieurs à 90 et diamétralement opposés.
De la description ci-dessus d'un ensemble soudé ca- pable de résister à de grands efforts, il ressort que celui-ci comprend entre la région où la déformation-se-roduit sous l'effet de la pression et la soudure, en matelas élastique qui absorbe en grande partie les efforts. L'expérience montre qu'en pratique, une soudure de ce genre peut résister à des pressions de 2500 livres par pouce carré (175 kg/cm2) et même plus. Les essais de destruction montrent qu'en fait, ces récipients peuvent
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résister à des pressions allant jusqu'à 7. 500 livres par pouce carré (530 kg/cm2).
De telles pressions sont anormales pour des récipients dont le diamètre intérieur peut atteindre 16 pouces (410 mm) et plus, l'épaisseur de paroi est de l'ordre de 3/4 à 1,5 pouce (19 à 38 mm), et la hauteur peut aller jusqu'à quatre pieds (1,2 métrer 'ou plus.
REVENDICATIONS.
1. - Récipient hermétique à pression intérieure élevée comprenant une enveloppe ayant une ouverture de section trans- versale de préférence circulaire et une fermeture de section transversale cylindrique pour cette ouverture, la fermeture étant scellée hermétiquement à l'enveloppe, caractérisé en ce que la soudure est disposée de façon que l'effort produit par la pression soit appliqué à la soudure, par l'intermédiaire d'un matelas élastique circulaire symétrique autour des axes de l'ou- verture et de la fermeture.