FR2906007A1 - Systeme de protection pour maitriser les fuites de liquide de brides de tuyauterie - Google Patents
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Abstract
Le système de protection visant à maîtriser des fuites de liquide de brides de tuyauterie, notamment de tuyauterie haute pression, comprend un joint d'étanchéité (24) destiné à être monté entre les brides.Le système est en outre pourvu:- d'un dispositif (28) formant brise-jet pour l'éclatement d'un flux de liquide qui est destiné à être monté entre les brides,- d'un moyen de collecte (30) du flux de liquide éclaté, et- d'un drain d'évacuation (44) du liquide collecté par le moyen de collecte.
Description
1 Système de protection pour maîtriser les fuites de liquide de brides de
tuyauterie. L'invention concerne le domaine des systèmes de protection visant à maîtriser des fuites de liquide de brides de tuyauterie, et notamment de tuyauterie sous pression, c'est-à-dire dont la pression est supérieure à la pression atmosphérique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système de protection adapté à des brides de tuyauterie et prévu pour satisfaire aux exigences particulières définies dans la directive européenne 94/9/CE du Parlement Européen et du Conseil du 23 mars 1994. Un tel système de protection est destiné à limiter sensiblement les éventuels risques d'inflammation et de combustion de substances inflammables pouvant provoquer des incendies. Une des applications particulièrement intéressante de l'invention concerne la protection d'installations de turbines à combustion destinées à la production d'énergie électrique, ou à l'entraînement mécanique de compresseurs. En effet, en fonctionnement, de telles turbines à combustion doivent être alimentées en carburant sous pression. Or, des fuites de carburant peuvent survenir au niveau de brides de raccordement de conduites d'alimentation. Compte tenu de la pression à laquelle est soumis le carburant, celui-ci peut fuir sous une forme pulvérisée facilement inflammable et/ou générer des nuages gazeux particulièrement aptes à s'enflammer. De manière à assurer la protection des équipements et du personnel environnant, la directive européenne 94/9/CE impose donc de minimiser et de maîtriser de telles fuites de combustible liquide. A cet effet, on prévoit généralement un joint d'étanchéité annulaire à déformation plastique monté axialement en appui contre les brides de tuyauterie 2906007 2 qui sont assujetties l'une par rapport à ['autre par l'intermédiaire de boulons. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer au joint d'étanchéité décrit dans le brevet américain 6 092 811. Avec un tel joint d'étanchéité, un serrage excessif des boulons lors de 5 l'installation ou encore lors d'une opération de maintenance, peut générer une défaillance du joint pouvant provoquer des fuites de carburant pulvérisé. En effet, lors du serrage des boulons, si le joint d'étanchéité atteint sa limite plastique, il se produit alors une déformation irréversible de celui-ci, ce qui engendrera une défaillance de sa fonction d'étanchéité.
10 En outre, de telles fuites de carburant pulvérisé peuvent également se produire lors d'un vieillissement du joint d'étanchéité. Ainsi, le risque d'apparition de telles fuites de carburant pouvant venir en contact contre des éléments environnants présentant une température relativement élevée et provoquer des débuts d'incendie, est relativement élevé.
15 Au vu de ce qui précède, la présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients liés à la réalisation des joints d'étanchéité antérieurs. Plus précisément, la présente invention a pour but de proposer un système de protection visant à maîtriser d'éventuelles fuites de liquide au niveau de brides de tuyauterie, notamment de tuyauterie sous pression, qui soit 20 particulièrement efficace, de conception simple, et facile à monter. La présente invention a encore pour but de prévoir un système qui puisse assurer une canalisation du liquide véhiculé à l'intérieur de tuyauteries hors des zones dangereuses. L'invention a donc pour objet un système de protection visant à maîtriser 25 des fuites de liquide de brides de tuyauterie, notamment de tuyauterie haute pression, qui comprend un joint d'étanchéité destiné à être monté entre les brides. Selon une caractéristique générale de l'invention, le système est également pourvu: ^ d'un dispositif formant brise-jet pour l'éclatement d'un flux 2906007 3 de liquide qui est destiné à être monté entre les brides, ^ d'un moyen de collecte du flux de liquide éclaté, et ^ d'un drain d'évacuation du liquide collecté par le moyen de collecte.
5 Avec un tel système de protection, il devient dès lors possible de contenir, collecter voire détecter d'éventuelles fuites de liquide pouvant être dues à une défaillance du joint d'étanchéité, et de diriger le liquide ainsi collecté hors d'une zone dangereuse, de manière à limiter le risque d'un éventuel contact entre celui-ci et un élément présentant une température élevée.
10 En outre, lors d'une défaillance du joint d'étanchéité, on obtient un éclatement du flux de liquide par l'impact sur le dispositif brise-jet, ce qui permet notamment d'éviter que le moyen de collecte reçoive un jet de liquide haute pression susceptible de le détériorer. Par ailleurs, l'existence d'un moyen de collecte distinct du dispositif 15 formant brise-jet permet d'obtenir, lors d'une défaillance du joint d'étanchéité, un système de protection qui peut contenir une quantité de liquide relativement importante. Le liquide ainsi collecté peut ensuite être dirigé vers une zone prévue à cet égard, par l'intermédiaire du drain d'évacuation, de façon à éviter de 20 conserver au voisinage des brides de tuyauterie du liquide qui peut être facilement inflammable. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir une opération de maintenance au niveau des brides de tuyauterie immédiatement après la défaillance du joint d'étanchéité, le changement du joint pouvant être effectué lors de la maintenance 25 habituelle. En d'autres termes, la coopération du dispositif formant brise-jet avec le moyen de collecte permet d'obtenir un système de protection qui soit particulièrement efficace et sûr. Par ailleurs, le système de protection n'impose pas une conception 2906007 4 spécifique des brides pour son montage. Avantageusement, ledit dispositif brise-jet est monté en position décalée vers l'extérieur par rapport au joint d'étanchéité. Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif brise-jet est monté à 5 distance du joint d'étanchéité de manière à laisser subsister un espace radial entre ces deux éléments. Préférentiellement, le dispositif brise-jet comprend un matériau poreux. Avantageusement, il comprend un enchevêtrement de fils métalliques. De préférence, les fils métalliques sont compressés.
10 L'utilisation de fils compressés permet de réutiliser, après différentes opérations de maintenance du joint d'étanchéité, le même dispositif formant brise-jet car le couple de serrage exercé sur celui-ci par les brides n'affecte pas les propriétés mécaniques du brise-jet. Dans un mode de réalisation, en particulier pour les tuyauteries en 15 position horizontale, le moyen de collecte comprend une unique coque de collecte. Dans ce mode de réalisation particulier, le moyen de collecte peut comprendre en outre une languette de liaison souple pour le maintien du système sur les brides de tuyauterie.
20 Dans un autre mode de réalisation, en particulier pour les tuyauteries en position verticale, le système comprend deux coques de collecte délimitant une enceinte fermée pour le confinement du flux de liquide. Dans ce mode de réalisation particulier, chaque coque de collecte peut comprendre des moyens de fixation aptes à coopérer avec des moyens de fixation 25 complémentaires de l'autre coque de collecte. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif peut comprendre en outre un moyen de détection de l'évacuation de liquide par le drain d'évacuation. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et 2906007 5 illustré par les dessins annexés, sur lesquels: • la figure 1 est une en coupe de brides de tuyauterie comprenant un système de protection selon un premier mode de réalisation de l'invention, 5 • la figure 2 est une vue de face des brides de la figure 1, et • la figure 3 est une vue de face de brides de tuyauterie comprenant un système de protection selon un second mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un système de protection conforme 10 à l'invention, désigné par la référence numérique générale 10. Ce système est destiné à être monté autour de brides de fixation de tuyauteries 12 et 14, représentées ici partiellement, et destinées à véhiculer des fluides, notamment des liquides sous pression. Chacune des tuyauteries 12, 14 se compose essentiellement d'une 15 conduite, d'axe 16 supposé horizontal, qui s'étend axialement et qui est prolongée radialement à une extrémité axiale par des brides 18, 20 de fixation. Les brides 18, 20 sont rapportées sur la conduite associée par tout moyen approprié, par exemple par mécano-soudage. Pour assujettir les brides 18, 20 de fixation l'une par rapport à l'autre, des 20 boulons 22 sont prévus. Les boulons 22 sont ici au nombre de quatre, et répartis de manière régulière sur la circonférence des brides 18, 20. Afin d'obtenir une étanchéité entre celles-ci, le système 10 de protection comprend notamment un joint 24 d'étanchéité monté axialement entre elles et venant en contact contre leur surface radiale frontale en regard.
25 Le joint 24 d'étanchéité, de forme générale annulaire, est disposé radialement entre un alésage interne 26 délimité par les brides 18, 20 de fixation, et entre les boulons 22. Le joint 24 comprend ici un moyen de centrage sous la forme d'un bourrelet 27 périphérique annulaire. Le joint 24 peut par exemple être réalisé en caoutchouc.
2906007 6 Bien entendu, d'autres joints, convenant pour l'utilisation envisagée, présentant d'autres formes et caractéristiques peuvent également être utilisés à la place du joint annulaire 24. Le système 10 de protection comprend également un dispositif 28 5 formant brise-jet monté axialement entre les brides 18, 20, et venant en contact contre leur surface radiale frontale. Le dispositif 28, de forme générale annulaire, est disposé radialement entre les boulons 22 et les surfaces extérieures des brides 18, 20 de fixation. Ce dispositif 28 est placé sur le trajet d'éventuelles fuites de liquide 10 pouvant survenir, lors d'une défaillance du joint 24 d'étanchéité et constitue un obstacle pour les fuites éventuelles. En effet, dans ces conditions, une partie du liquide véhiculé à l'intérieur des tuyauteries 12 et 14 a tendance à se diriger radialement entre les brides 18, 20.
15 Ainsi, l'obstacle 28 placé sur le trajet de cette partie de liquide constitue un brise-jet procurant un éclatement du liquide lors de son impact avec celui-ci. Le dispositif brise-jet 28 comprend une surface extérieure qui affleure sensiblement avec lesdites surfaces extérieures des brides 18, 20. Ainsi, le dispositif brise-jet 28 n'est pas en saillie radiale par rapport aux brides 18, 20 de 20 fixation. En d'autres termes, il est entièrement monté entre celles-ci. L' obstacle 28 s'étend radialement vers l'intérieur en direction du joint 24 d'étanchéité de manière à laisser subsister un espace radial entre ces deux éléments. Un tel espace radial permet, après impact contre l'obstacle 28, une 25 accumulation à la pression atmosphérique du liquide entre le joint 24 d'étanchéité et celui-ci, avant qu'il soit ensuite évacué par gravité. A cet égard, de manière à pouvoir former brise-jet tout en permettant également à travers lui un écoulement par gravité du liquide éclaté, le dispositif brise-jet 28 est réalisé dans un matériau poreux. Ce matériau poreux est un 2906007 7 enchevêtrement de fils (non représentés) compactés et tricotés. Les fils sont réalisés en matière métallique, par exemple en fer. Comme on le conçoit aisément, la densité de compactage des fils est déterminée en fonction de la densité et de la viscosité du liquide véhiculé à 5 l'intérieur des tuyauteries 12, 14. Par exemple, lorsque le liquide utilisé est du carburant, il est possible de prévoir une densité de compactage adaptée à la densité du liquide et à la pression. De manière analogue, il est également envisageable d'utiliser pour les fils 10 du dispositif brise-jet 28 d'autres matériaux que du fer. Le choix de la matière à retenir est principalement effectué en fonction de la nature du liquide utilisé, et de la matière des brides. En effet, on conçoit qu'il convient de choisir un matériau inerte, i.e. qui n'a pas tendance à réagir chimiquement avec le liquide véhiculé dans les tuyaux 15 12, 14 ou avec les brides 18, 20 et susceptible de l' impacter. Afin de collecter le flux de liquide ainsi éclaté, le système 10 comprend encore un moyen 30 de collecte. Le moyen 30 entoure ici radialement en partie les brides 18 et 20. Le moyen 30 de collecte comprend une première coque 32 de collecte 20 présentant en section droite un profil sensiblement hémisphérique centré sur l'axe 16. La coque 32 est délimitée axialement de part et d'autre par deux parois 34, 36 frontales pourvues chacune d'un évidement concave (non référencé) conformé de manière à venir respectivement en appui respectivement contre la 25 surface extérieure des tuyaux 12 et 14. La coque 32 comprend encore une portion concave 38 s'étendant axialement entre les parois 34, 36. La portion concave 38 présente en section droite un profil sensiblement circulaire. La coque 32 s'étend angulairement ici sur environ 180 . Le moyen 30 de collecte entoure radialement et axialement la moitié 2906007 8 inférieure des brides 18, 20 de fixation. Ainsi, lors d'une défaillance du joint 24 d'étanchéité, le jet de liquide s'écoulant radialement entre les brides 18, 20 puis éclaté par le dispositif brise-jet 28 est ensuite collecté à l'intérieur de la coque 32 du moyen 30.
5 Pour fixer autour des brides 18 et 20 le système 10, celui-ci comprend encore une languette 40 de liaison prolongeant une des extrémités circonférentielles de la coque 32 et apte à venir entourer radialement la moitié supérieure des brides 18, 20 pour venir s'encliqueter sur l'extrémité circonférentielle opposée de la coque 32 grâce à une encoche 42 prévue à cet 10 égard. Pour obtenir une évacuation du liquide collecté à l'intérieur de la coque 32, le système 10 comprend également un drain 44 traversant la paroi de la coque 32 de manière à déboucher au niveau d'une surface interne de celle-ci. Le drain 44 est disposé dans un plan vertical, en considérant l'axe 16.
15 Le liquide collecté par le moyen 30 de collecte peut donc être dirigé vers un réservoir de stockage prévu à cet effet. Ainsi, le liquide collecté ne reste pas au niveau du système de protection 10. Au contraire, il est dirigé en dehors de celui-ci. Avantageusement, le système 10 est obtenu par moulage d'une matière 20 synthétique, par exemple en polypropylène. Ainsi, le système 10 est réalisé de façon monobloc. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir d'autres types de matériau, par exemple un matériau métallique tel que de l'acier. Dans un mode de réalisation, le système 10 comprend également un moyen de détection relié à une unité centrale afin de déterminer si un liquide 25 s'écoule au niveau du drain 44, et plus généralement pour déterminer si le joint 24 d'étanchéité est endommagé. A cet effet, le moyen de détection comprend un capteur monté au niveau du drain 44 et l'unité centrale comporte, stockés en mémoire, tous les moyens matériels et logiciels permettant à partir des informations détectées par le capteur 2906007 9 de déterminer la présence d'un écoulement de liquide à l'intérieur du drain 44 en vue du déclenchement d'un signal d'alarme pour une maintenance du joint 24 d'étanchéité défectueux. Comme on le conçoit, le système 10 de protection décrit dans ce mode de 5 réalisation est particulièrement adapté pour être utilisé avec des tuyauteries 12, 14 s'étendant sensiblement horizontalement. En effet, le moyen 30 de collecte entoure ici uniquement une moitié inférieure des brides 18, 20 de manière à obtenir la collecte du liquide par gravité.
10 Au contraire, dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, le système 10 est prévu pour être utilisé avec des tuyaux 12, 14 s'étendant sensiblement verticalement. Dans ce mode de réalisation sur lequel les éléments identiques portent les mêmes références, le moyen 30 de collecte comprend en outre une seconde coque 15 50 qui est sensiblement identique à la première coque 32. La seconde coque 50 présente également en section droite un profil sensiblement hémisphérique centré sur l'axe 16. Elle est délimitée axialement de part et d'autre par deux parois 52, 54 frontales venant respectivement en appui contre la surface extérieure des tuyaux 12 et 14. La coque 50 comprend encore 20 une portion concave 56 s'étendant axialement entre les parois 34, 36. Les extrémités circonférentielles de la seconde coque 50 viennent en appui contre celles de la première coque 32 de manière à délimiter une enceinte fermée pour le confinement du flux de liquide préalablement éclaté par le dispositif brise-jet 28.
25 A cet égard, les portions des coques 32, 50 en appui l'une contre l'autre et en appui contre les tuyauteries 12, 14 sont pourvues de joints d'étanchéité (non référencés) de manière à éviter une éventuelle sortie vers l'extérieur du système 10 du liquide collecté dans l'enceinte ainsi délimitée . Dans ce mode de réalisation, un drain 58 d'évacuation est ménagé sur la 2906007 10 surface frontale 54 inférieure de la coque 50 pour permettre l'évacuation du liquide recueilli. Le drain 58 est ici disposé radialement au voisinage de la portion concave 56. Pour fixer le système 10 de protection autour des brides 18 et 20, 5 chacune des coques 32, 50 comprend des moyens de fixation (non représentés) réalisés sous forme de clips disposés par paires au niveau de chaque extrémité circonférentielle de ladite coque, et aptes à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires de la coque 32, pour obtenir une fixation du système 10 par cl ipsage.
10 Bien entendu, il est également envisageable de prévoir d'autres moyens de fixation pour assujettir les coques 32, 50 l'une par rapport à l'autre, par exemple des vis. Toutefois, une fixation par clip sage est particulièrement pratique et économique. Grâce à l'invention, on obtient ainsi un système de protection des brides 15 particulièrement efficace pour limiter le risque d'une pulvérisation de liquide incontrôlée vers l'extérieur, qui est pourvu d'un joint d'étanchéité destiné à être monté entre les brides, d'un obstacle formant brise-jet pour l'éclatement d'un flux de liquide qui est destiné à être monté entre les brides en position décalée vers la périphérie des brides par rapport au joint d'étanchéité, d'un moyen de collecte du 20 flux de liquide éclaté destiné à entourer radialement au moins en partie la bride, et d'un drain d'évacuation du liquide collecté dans le moyen de collecte. Comme on le conçoit, un tel système est particulièrement adapté pour être monté sur des tuyauteries quelle que soit leur position horizontale ou verticale. 25
Claims (12)
1. Système de protection visant à maîtriser des fuites de liquide de brides de tuyauterie, notamment de tuyauterie sous pression, le système comprenant un joint (24) d'étanchéité destiné à être monté entre les brides, caractérisé en ce qu'il est pourvu: • d'un dispositif (28) formant brise-jet pour l'éclatement d'un flux de liquide qui est destiné à être monté entre les brides, • d'un moyen de collecte (30) du flux de liquide éclaté, et • d'un drain d'évacuation (44; 58) du liquide collecté par le moyen de collecte.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif formant brise-jet (28) est monté en position décalée vers l'extérieur par rapport au joint (24) d'étanchéité.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit dispositif formant brise-jet (28) est monté à distance du joint (24) d'étanchéité de manière à laisser subsister un espace radial entre eux.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (28) formant brise-jet comprend un matériau poreux.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 dans lequel le dispositif (28) formant brise-jet comprend un enchevêtrement de fils métalliques.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel les fils métalliques sont compressés.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 dans lequel le moyen de collecte (30) comprend une unique coque (32) de 2906007 collecte.
8. Système selon la revendication 7, dans lequel le moyen de collecte comprend en outre une languette (40) de liaison souple pour la fixation du système sur les brides de tuyauterie. 5
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen de collecte (30) comprend deux coques de collecte (32, 50) délimitant une enceinte fermée pour le confinement du flux de liquide éclaté.
10. Système selon la revendication 9, dans lequel chaque coque de collecte (32, 50) comprend des moyens de fixation aptes à coopérer avec des 10 moyens de fixation complémentaires de l'autre coque de collecte.
11. Système selon l'une quelconque de revendications précédentes, comprenant en outre un moyen de détection de l'évacuation de liquide par le drain d'évacuation (44).
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