TITRE : Dispositif de support et de maintien de l’opercule d’un robinet à coin lors d’une opération de maintenance

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL

Le domaine de la présente invention est celui de la maintenance des robinets dans des installations industrielles.

Elle se rapporte plus précisément à la maintenance sur les composants internes et/ou les éléments garantissant l’étanchéité de l’écoulement d’un fluide circulant d’amont en aval dans des robinets d’isolement, notamment des robinets dits « à coin flexible monobloc ».

CONTEXTE DE L'INVENTION ET ETAT DE LA TECHNIQUE

Lors d une opération de maintenance sur les organes d’étanchéité amont aval d'un robinet R du type évoqué plus haut et schématiquement représenté à la figure 1 , il est nécessaire de le démonter partiellement en déposant sa partie supérieure constituée de :

- un actionneur 1 et sa tige de manœuvre 2, lesquels permettent la manœuvre du robinet R ;

- une arcade 3, qui est une pièce reliant l'actionneur 1 au chapeau 4 du robinet R, ce dernier assurant l’étanchéité externe du robinet ;

- d'un opercule 5 qui assure l'étanchéité d’amont en aval du corps 6 du robinet R (lorsqu’il est en position fermée bien entendu).

Sur la majorité des technologies de robinets du type à soupapes, à sièges parallèles, à tournant sphérique, à cage, à papillon, à membrane, l'opercule est maintenu solidairement par une liaison mécanique sur la tige de manœuvre.

Sur les robinets concernés par la présente invention, l’opercule 5, qui est représenté en détail à la figure 2, est aussi appelé « coin » dans la mesure où ses deux grandes faces latérales opposées 50 forment un angle aigu a. On entend par l’expression « grandes faces opposées », les deux faces qui viennent en appui sur le siège 60 du corps 6 du robinet, siège lui-même défini par deux pans inclinés qui forment entre eux un angle B (voir la figure 3), sensiblement égal à a, afin de garantir une parfaite étanchéité du robinet en position fermée.

Un tel opercule est qualifié de « flexible » car les deux faces 50 pourvues de portées d'étanchéité acceptent une certaine flexibilité afin de pouvoir se plaquer parfaitement sur les portées d'étanchéité du siège dans le corps de robinet. L’opercule est en acier inoxydable et la partie centrale entre ses faces précitées est usinée en forme de cylindre, afin de lui conférer la flexibilité requise.

Ses deux faces frontales avant et arrière s’inscrivent quant à elles dans la forme d'un trapèze isocèle.

Par ailleurs, dans ces robinets, l’opercule 5 est relié à la tige 2 par une liaison à glissière à l'aide d'un assemblage tenon 20 - mortaise 51 qui est traversant, comme le montre la figure 4.

Si, comme illustré sur la figure 5, lors de la dépose, c'est-à-dire de l’extraction des éléments précités 1 à 5 hors du corps 6 du robinet R, l’opercule 5 venait à glisser de sa liaison tenon 20 / mortaise 51 et tomber au fond 7 du corps 6 de robinet R, celui-ci pourrait se coincer mécaniquement par sa forme et la forme complémentaire du siège 60, comme l’illustre la figure 6, rendant son extraction très difficile, avec un risque marqué de dégradation du robinet.

Par conséquent, les opérations de maintenance sur ces robinets imposent aux intervenants de maintenir avec les mains l’opercule 5 afin qu’il ne glisse pas de sa liaison tenon / mortaise avec la tige 2, plus précisément en les positionnant sous le chapeau 4 qui est déplacé par un moyen de levage tel qu’un palan.

Outre que l’opercule 5 puisse se coincer mécaniquement dans le fond 7 du robinet R s’il venait à chuter, un risque supplémentaire réside dans le fait que les intervenants pourraient avoir les mains écrasées en cas de rupture du moyen de levage du chapeau 4.

En dehors de la pratique de maintenance connue et réalisée jusqu'à ce jour, qui est de maintenir l’opercule sur la tige avec les mains durant sa dépose, aucun outillage n’existe pour répondre au besoin de sécurisation du personnel dans les opérations de maintenance.

Bien entendu, une solution pour éviter la pratique de maintien de l’opercule avec les mains aurait été de modifier le type de liaison qui le relie à la tige 2.

Cependant, la conception des étanchéités mise en œuvre à l’heure actuelle rend préférable la liaison tenon/mortaise traversante. En effet, elle permet à l’opercule de glisser dans la liaison au moment où on l’insère dans le siège du robinet et de se positionner au mieux afin de garantir une étanchéité amont / aval parfaite du robinet sur l'installation industrielle.

Même si l’homme de métier venait à modifier la liaison tige- opercule pour éviter le risque précité, deux inconvénients majeurs en découleraient, à savoir :

L’exploitant de l’installation industrielle devrait, au mieux, modifier les composants internes de tous les robinets de son parc, afin d’adapter la liaison tige-opercule, et au pire, à changer les robinets du parc, ce qui engendrerait des coûts prohibitifs.

La première solution citée ci-dessus, quand elle est possible, nécessite également une requalification aux conditions d'exploitation des fonctions du robinet, dont certaines sont critiques pour la sûreté, notamment dans une centrale nucléaire.

Un état de la technique d’intérêt en la matière est illustré par les documents US2005/086788, US4630347 et CN 114227615.

En tout état de cause, il subsiste un besoin non satisfait jusqu’ici de disposer d’un moyen qui permet procéder aux manœuvres décrites plus haut sans risque pour les opérateurs, et empêchant l’opercule de chuter à l’intérieur du corps de robinet.

La présente invention vise à satisfaire ce besoin.

PRESENTATION DE L’INVENTION

Ainsi, la présente invention se rapporte à un dispositif de support et de maintien de l’opercule d’un robinet lors d’une opération de maintenance dudit robinet au cours de laquelle on a préalablement séparé du corps dudit robinet, son actionneur, sa tige de manœuvre, son arcade, son chapeau, ainsi que ledit opercule , de façon à rendre accessible l’ouverture supérieure de diamètre M dudit corps, ledit opercule, qui présente une section droite qui s’inscrit dans un trapèze isocèle, étant positionné à l’extrémité libre de ladite tige de manœuvre, caractérisé par le fait qu’il comprend deux outils identiques, chacun d’entre eux comportant un plateau en forme de demi-disque délimité par un bord généralement rectiligne et un bord en arc de cercle, plateau dont la face supérieure présente un premier rayon r1 , tandis que sa face inférieure, parallèle à ladite face supérieure présente un second rayon r2 inférieur audit premier rayon r1 , ménageant ainsi un épaulement périphérique en arc de cercle, dans l’épaisseur dudit plateau étant ménagée une découpe traversante qui, vue de dessus s’inscrit dans un rectangle et débouche sur ledit bord généralement rectiligne, le flanc de cette découpe qui s’étend parallèlement audit bord généralement rectiligne étant incliné et formant avec une perpendiculaire à ladite face supérieure un angle aigu, lesdits rayons r1 ,et r2, ainsi que ledit angle aigu étant dimensionnés de telle sorte que lesdits deux outils identiques peuvent être positionnés dans ladite ouverture supérieure dudit corps, en rendant jointifs leurs bords rectilignes respectifs, ces outils reposant sur le rebord de ladite ouverture supérieure par ledit épaulement tandis leur face inférieure est engagée dans ladite ouverture, lesdites découpes traversantes ménageant ensemble un logement de réception dudit opercule, tandis que lesdits flancs inclinés desdites découpes forment des moyens de retenue dudit opercule.

Grâce aux caractéristiques de ce dispositif, il est possible de sécuriser l’opération habituelle de maintenance, puisqu’il n’est plus nécessaire pour l’intervenant de positionner ses mains sous la charge.

Ainsi, l’opercule est maintenu en position, sans risque de chute à l’intérieur du corps de robinet.

De plus, la structure de ce dispositif est telle qu’elle ne requiert aucune modification des robinets existants.

Par ailleurs, le temps d’intervention est notablement réduit et le gain de temps obtenu est d’autant plus satisfaisant lorsque le robinet est installé dans une zone à émission ou à contamination radioactive.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de ce dispositif, prises seules ou selon une combinaison techniquement compatible d'au moins deux d'entre elles :

- les flancs de ladite découpe qui s’étendent perpendiculairement audit bord généralement rectiligne sont perpendiculaires aux dites faces supérieure et inférieure ;

- chaque outil comporte un manche de préhension et de manipulation ;

- ledit manche est relié à une pièce de fixation solidaire de ladite face supérieure dudit outil ;

- la position de ladite pièce de fixation est réglable, notamment par coulissement de celle-ci ;

- la position dudit manche, relativement à ladite pièce de fixation, est réglable en inclinaison et/ou en profondeur.

DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, au moins un mode de réalisation possible.

Sur ces dessins :

La figure 1 est, comme indiqué précédemment, un schéma de face d’un robinet à « coin flexible monobloc » connu de l’art antérieur ;

La figure 2 est une vue de face de l’opercule qui équipe le robinet de la figure 1

La figure 3 est une vue de face et en coupe du corps du robinet de la figure 1 , destinée à visualiser le siège contre lequel ledit opercule vient se positionner ;

La figure 4 est une vue analogue à la précédente, dans laquelle l’opercule et sa tige de liaison, sont également représentés ;

La figure 5 est une vue de face et en coupe d’un robinet similaire à celui de la figure 1 , qui illustre l’extraction de plusieurs de ses composants, préalable à une opération visant à contrôler l’étanchéité de ce robinet ;

La figure 6 est une vue similaire à la précédente, qui illustre la situation dans laquelle l’opercule du robinet s’est malencontreusement détaché de sa tige de liaison ;

La figure 7 est une vue en perspective d’un dispositif selon l’invention, formés de deux outils identiques qui sont représentés jointifs ;

La figure 8 est une vue du même dispositif, vu de côté ;

La figure 9 est une vue de dessus du dispositif de la figure 7, les outils étant représentés à distance l’un de l’autre ;

La figure 10 est une vue en coupe du dispositif de la figure 9, vu selon le plan de coupe X-X, les outils étant représentés non jointifs ;

La figure 11 est une vue de côté d’un des outils ;

La figure 12 est une vue analogue à la précédente, le fourreau du manche qui l’équipe n’étant pas représenté ;

La figure 13 est une vue partielle, en perspective, de l’outil de la figure 11 ;

La figure 14 est une première vue de côté du dispositif de la figure 11 , destinée à illustrer comment on procède pour positionner le manche selon des orientations différentes ;

La figure 15 est une deuxième vue de côté du dispositif de la figure 11 , destinée à illustrer comment on procède pour positionner le manche selon des orientations différentes ;

La figure 16 est une troisième vue de côté du dispositif de la figure 11 , destinée à illustrer comment on procède pour positionner le manche selon des orientations différentes ;

La figure 17 est une quatrième vue de côté du dispositif de la figure 11 , destinée à illustrer comment on procède pour positionner le manche selon des orientations différentes ;

La figure 18 est une vue de côté du manche de l’outil des figures précédentes et de la pièce de fixation à laquelle il est rattaché ;

La figure 19 est une vue analogue à la précédente, mais vue de dessus ;

La figure 20 est une vue de dessus d’un outil du dispositif selon l’invention ;

La figure 21 est une vue de côté du dispositif de la figure précédente, destinée à illustrer la manière dont on procède au réglage de la pièce de fixation précitée ;

La figure 22 est un premier schéma destiné à illustrer la manière dont on met en place un dispositif selon l’invention sur un robinet ;

La figure 23 est un autre schéma destiné à illustrer la manière dont on met en place un dispositif selon l’invention sur un robinet ;

La figure 24 est une vue de dessus des outils du dispositif selon l’invention et de l’opercule du robinet supporté et retenu par ledit dispositif ;

La figure 25 est une vue schématique de la section droite de l’opercule du robinet ;

La figure 26 est une vue analogue à la figure 24, l’opercule et le dispositif étant vus de côté ;

La figure 27 est un troisième schéma destiné à illustrer la manière dont on met en place un dispositif selon l’invention sur un robinet, le corps de ce dernier étant représenté muni des goujons qui permettent d’assurer sa fixation au chapeau du robinet ;

La figure 28 est un troisième schéma destiné à illustrer la manière dont on met en place un dispositif selon l’invention sur un robinet, le corps de ce dernier étant représenté muni des goujons qui permettent d’assurer sa fixation au chapeau du robinet ;

La figure 29 est une vue analogue à la précédente, l’ensemble actionneur/tige de manœuvre/arcade/chapeau étant représenté en position translatée.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Un exemple de réalisation non limitatif du dispositif D selon l’invention sera décrit ci-après, plus particulièrement aux figures 7 à 21 .

On expliquera ensuite, en référence aux figures 22 et suivantes la manière dont on peut utiliser le dispositif D.

Conformément à une caractéristique de l’invention, le dispositif D comprend deux outils identiques lesquels sont référencés 8 sur les figures annexées.

Dans ces conditions, la description qui sera faite pour l’un des outils 8 vaut également pour l’autre, sauf mention contraire.

Chacun d’entre eux comporte un plateau épais 80, qui a la forme d’un demi-disque, lequel est délimité par un bord généralement rectiligne 800 et un bord 801 courbe, plus précisément en arc de cercle.

Avantageusement, ce plateau est en matière composite non ferreuse afin de ne pas marquer les pièces du robinet, lorsqu’on le positionne sur ce dernier, ainsi qu’on l’expliquera plus loin.

La face supérieure 802 du plateau présente un premier rayon r1 . On notera cependant que sa face inférieure 803, parallèle à ladite face supérieure 802, présente un second rayon r2, inférieur audit premier rayon r1 , ménageant ainsi un épaulement périphérique 804 en arc de cercle.

Dans l’épaisseur e du plateau 80 est ménagée une découpe 81 traversante qui, vue de dessus, s’inscrit dans un rectangle et débouche sur le bord généralement rectiligne 800.

Le flanc 810 de cette découpe 81 qui s’étend parallèlement audit bord généralement rectiligne 800 est incliné et forme avec une perpendiculaire à ladite face supérieure 802 un angle aigu ô (voir tout particulièrement la figure 10). Ainsi qu’on le verra plus loin, cet angle est approximativement égal à l’angle a de l’opercule 5 de la figure 2.

Avantageusement, les autres flancs 811 de la découpe 81, qui s’étendent perpendiculairement au bord généralement rectiligne 800 sont perpendiculaires aux faces supérieure et inférieure 802 et 803.

En référence à la figure 10 dans laquelle les deux outils sont positionnés de manière jointive l’un par rapport à l’autre par leurs bords rectilignes 800, les découpes 81 ménagent et délimitent ensemble un logement L de réception de l’opercule 5 précité. On reviendra sur cet aspect plus loin dans la description.

On notera enfin, en ce qui concerne cette figure 10 que l’on a référencé c1 la côte mesurée à mi-hauteur du logement L. A nouveau, on reviendra sur cet aspect plus loin dans la description.

Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, chaque outil 8 comporte un manche de préhension et de manipulation 82, par exemple en métal, notamment visible sur les figures 7 à 11 .

Avantageusement, le manche 82 est relié à une pièce de fixation 83 solidaire de ladite face supérieure 802 de l’outil 8.

Ainsi que cela est particulièrement visible aux figures 13 et 20, la pièce de fixation 83 a la forme d’une réglette allongée qui, dans la position illustrée sur la figure, s’étend exactement entre la découpe 81 et le bord 801 en arc de cercle.

La pièce de fixation 83 est maintenue par une paire de cavaliers 84 fixés à la face supérieure 802 de l’outil 8. Le nombre de cavaliers peut être différent. Ainsi, dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, on a affaire à un unique cavalier.

Selon un mode de réalisation, l’un des cavaliers est équipé d’un doigt d’indexation 85 indémontable et monté sur ressort.

Dans la position illustrée ici, le doigt 85 est engagé dans l’un des trous traversants 86 formés dans l’épaisseur de la pièce de fixation 83, de sorte que celle-ci est maintenue en position fixe.

Cependant, en agissant sur le doigt 85 à l’encontre du ressort qui l’équipe, il est possible de faire coulisser la pièce de fixation 83, de manière pouvoir modifier son écartement vis-à-vis du bord 801. Ceci est symbolisé par les flèches l et m à la figure 21 .

Ce faisant, on peut modifier la position du manche 82.

Comme cela est particulièrement visible à la figure 13, la pièce de fixation 83 peut comporter à son extrémité proximale une chape 87 à ailes parallèles 870 entre lesquelles est monté un petit axe d’articulation (symbolisé par l’axe Y-Y’) du manche 82.

Le manche 82, dans un mode de réalisation possible, est susceptible d’occuper des positions angulaires différentes, relativement à la pièce de fixation 83.

Pour ce faire, les extrémités libres des ailes 870 comportent des pans coupés 871 .

De plus, et comme visible à la figure 11 , le manche 82 est constitué d’une tige filetée 820 directement solidaire de l’axe d’articulation monté sur la chape 87, et d’un fourreau taraudé 821 dimensionné pour s’engager par vissage sur la tige 820.

Ainsi, à partir d’une position initiale (figure 14) dans laquelle le fourreau 821 est vissé à fond de manière à ce qu’il vienne en butée contre des pans 871 des ailes 870 de la chape 87 de même orientation, il est possible de dévisser partiellement ce fourreau (flèche f de la figure 14) de manière à le dégager de la chape 87 (flèche g de la figure 15).

Dès lors que celui-ci n’est plus en contact avec la chape 87, il est possible de donner au manche 82 une orientation différente, comme symbolisé par la flèche h de la figure 16.

Ensuite, en vissant le manchon (flèches j et k de la figure 17) jusqu’à ce que le fourreau 821 vienne en butée contre un autre paire de pans de même orientation, on « fige » l’orientation nouvelle du manche 82.

Au total, il est possible de donner au manche 82 deux positions extrêmes dans lesquelles il s’étend perpendiculairement à la chape 87, ainsi que trois positions intermédiaires données par les pans 871. Bien entendu, le nombre de pans n’est pas figé. Par ailleurs, d’autres moyens d’immobilisation du manche dans une orientation donnée peuvent être envisagés.

Cela permet de régler l’orientation du manche 82 selon la configuration d’utilisation des outils 8 et notamment de l’espace disponible à proximité du manche. Et la possibilité de faire coulisser la pièce de fixation 83 permet de s’adapter encore mieux aux configurations d’utilisation qui se présentent aux utilisateurs.

Ci-après sera décrit comment on peut faire usage du dispositif D selon l’invention, tout particulièrement en référence aux figures 22 et suivantes.

Ainsi, en référence à la figure 22, on se trouve dans une situation proche de celle de la figure 5, à savoir que l’on a procédé à l’extraction des éléments 1 à 5 du robinet. Dès lors que l’opercule 5 est partiellement ou complètement extrait du corps 6 du robinet R, il existe un espace a qui est mis à profit pour mettre en place le dispositif D selon l’invention.

On a référencé M à la figure 22 le diamètre de l’ouverture supérieure verticale 62 du corps 6 qui reçoit notamment l’opercule 5 et la tige 2.

Selon l’invention, les rayons r1 et r2 précités sont choisis de telle sorte que lorsque les deux outils 8 sont rendus jointifs par leur leurs bords rectilignes 800, il est possible de les positionner sur le sommet du corps 6, comme représenté à la figure 23.

En pratique, le diamètre M est légèrement supérieur à deux fois le rayon r2, tandis qu’il est inférieur à deux fois le rayon r1. Ainsi, les outils 8 reposent sur le rebord de l’ouverture supérieure 62 du corps 6 par l’épaulement 804, tandis leur face inférieure 803 est engagée dans ladite ouverture.

Ceci permet un positionnement et un maintien mutuel des deux outils 8 sans autre action que leur mise en place sur le corps 6 du robinet R.

Par ailleurs, les manches 82 avec leurs possibilités de réglages permettent de dégager les mains des opérateurs de la charge soulevée et autorisent un positionnement parfait entre les goujons 63 qui, en temps normal, permettent l’assemblage du chapeau 4 sur le corps 6.

Par ailleurs, les découpes traversantes 81 ménagent ensemble un logement de réception de l’opercule 5, tandis que les flancs inclinés 810 de ces découpes forment le moyen de retenue de l’opercule.

Sur chaque outil 8, le flanc incliné 810 est usiné avec un angle ô correspondant à l’angle a de l’opercule 5.

De préférence, la côte C1 de la figure 10, à mi-hauteur des pans inclinés 810 correspond à l'épaisseur médiane de l’opercule 5, tel que défini par la côte C2 de la figure 25, permettant de maintenir l’opercule centré dans le corps robinet, et l'empêchant ainsi de tomber lorsqu’il est désaccouplé de la tige 2 du robinet R.

Par ailleurs, cela garantit que l’opercule ne touche aucune paroi du robinet et ne vienne à subir, ou faire subir des dégradations au robinet.

L'épaisseur e (figure 8) des outils 8 est calculée pour que ces derniers soient capables de supporter le poids de l’opercule 5 et de ne pas basculer dans le corps 6 du robinet.

Comme montré aux figures 27 à 29, une fois le dispositif D selon l'invention mis en place (figure 28), l’opercule reposant sur celui-ci, il suffit de faire translater l’ensemble chapeau 4/arcade 3/tige 2 pour libérer l’opercule 5 de la tige 2 (figure 29) et, ainsi de laisser l’opercule en place sur l'outillage.

Il est aisé par la suite de reprendre l’opercule sans jamais avoir eu à mettre les mains de l’intervenant sous la charge suspendue.

La latitude de positionnement des outils 8 permet de s’adapter à toutes les conditions et encombrement de la zone de travail.

A chaque taille de robinet peut correspondre une taille de dispositif.

Ce dispositif peut être utilisé pour toute intervention sur les robinets nécessitant notamment la maintenance des portées d’étanchéité des pièces internes et l’ouverture du corps de robinet.

Parmi les avantages que procure le dispositif selon l’invention, on peut citer notamment :

- la sécurisation de l’opération de maintenance, ne nécessitant plus à l’intervenant de mettre ses mains sous la charge ;

- la réduction du temps d’intervention. En effet, selon l’art antérieur, il était nécessaire de déposer des goujons d’assemblage du chapeau sur le corps du robinet, pour permettre de faire translater l’ensemble partie supérieure/tige/opercule en dehors de l’axe vertical du robinet. On estime que le gain de temps global est compris entre 20 minutes et une heure. Par ailleurs, le temps nécessaire à la mise en place du dispositif est de l’ordre de 5 minutes.

- du fait de la réduction du temps d’intervention, la dosimétrie radioactive intégrée par les intervenants est réduite d’autant, pour tout robinet installé dans une zone à émission ou contamination radioactive

Toutes les industries ayant des process faisant usage de fluides sous pression sont potentiellement intéressées par le dispositif selon l’invention.