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Guide des Compensateurs Module 3a - Compensateurs angulaires en général - Programme standard (SFE) - Instructions d‘installation

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Guide des Compensateurs Table des Matières Module 3a 1 COMPENSATEURS ANGULAIRES EN GENERAL 3

1.1 Combinaisons de compensateurs 4 1.2 Systèmes articulés en général 5 1.3 Calcul de systèmes 6

1.3.1 Système en I à double articulation 6 1.3.2 Système en I à triple articulation 8 1.3.3 Système en L à triple articulation 9 1.3.4 Système en U à triple articulation 11 1.3.5 Système Z1 à triple articulation 12 1.3.6 Système Z2a à triple articulation 13 1.3.7 Système Z2b à triple articulation 14 1.3.8 Système en I à double articulation à cardan 16 1.3.9 Système en L à triple articulation à cardan 18

2 PROGRAMME STANDARD COMPENSATEURS ANGULAIRES BOA (SFE) 21

2.1 Généralités 21 2.2 Facteurs de correction 21

2.2.1 Capacité d‘expansion 21 2.2.2 Correction du mouvement et de la pression par rapport à la température 22

2.3 Compensateurs angulaires 22 2.3.1 Type AW (à manchons à souder) 22 2.3.2 Type AFS (à brides soudées étanches au soufflet) 23 2.3.3 Type AFB (à brides tournantes à collets rabattus) 23 2.3.4 Type KAW (compensateur à cardan à manchons à souder) 23

3 INSTRUCTIONS D’INSTALLATION COMPENSATEURS ANGULAIRES 24

3.1 Indications générales de sécurité 24 3.2 Compensateurs angulaires 25 3.3 Indications pour le montage 26

BOA Guide des Compensateurs

15-11

Soufflets formés par procédé élastomère (SFE):

• quelques-unes jusqu’à plusieurs couches (2 à 16) • grande flexibilité • petite longueur sur tout • faibles forces de déplacement • grande capacité de mouvement • petite hauteur des ondes • amortissant les vibrations

3

1 Compensateurs angulaires en général L’élément de base du compensateur angulaire est également le soufflet à parois multiples en acier austénitique. Contrairement au compensa-teur axial qui travaille dans l’axe de la tuyauterie en reprenant l’extension et la compression, le compensateur angulaire est sollicité en rotation angulaire dans un plan. Les axes placés à l’extérieur du soufflet fonctionnent comme limiteurs de course, ils ne reprennent pas seulement la force de réaction, mais limitent aussi le mouvement latéral du soufflet. La longueur du soufflet dépend de l‘angle de flexion souhaité. Les compensateurs angulaires sont recommandés pour la compensation de longs réseaux de tuyauteries de chauffage urbain ou pour des tronçons plus courts de chaufferies ou de salles de machines, travaillant dans un ou plusieurs plans. Pour des installations ou l’espace est particulièrement réduit, on utilisera un compensateur latéral ou auto-équilibré. Contrairement aux compensateurs axiaux et latéraux, qui sont des unités indépendantes de compensation, les angulaires et ceux à cardan ne sont que des éléments d’un système de compensation. Au minimum deux et au maximum trois compensateurs angulaires constituent un sys-tème articulé statiquement défini. Généralement les compensateurs angulaires sont installés précontraints à 50%. Il est recommandé d‘appliquer la précontrainte quand le sys-tème est installé. Il faut prendre en compte la température de la tuyauterie au moment de l’installation, surtout quand il s’agit de tuyauteries de surface. La valeur de la précontrainte peut être tirée du diagramme de précontrainte. La distance entre les compensateurs angulaires Plus longue sera la distance L1 entre deux compensateurs angulaires, plus grande sera la capacité de reprise des dilatations par le système de compensation et plus faibles seront les forces de déplacement. Le centre de rotation des articulations est dans le même axe que le centre du soufflet (voir fig. 1). Les compensateurs à cardan disposent d’une articulation à cardan annulaire ou rectangulaire, ce qui permet des rotations dans l’espace au-tour de l’axe x et z (voir fig. 2). Ancrages, guidages Les compensateurs angulaires ne réclament aucun support spécial ou guidage par opposition aux compensateurs axiaux. Des suspensions pendulaires sont suffisantes. Pour des conduites courtes dans des salles de machines, aucun support supplémentaire n’est nécessaire. La masse des tronçons compris entre les compensateurs angulaires doit être prise en compte par des suspensions ou des supports appropriés sans entraver les mouvements des compensateurs angulaires. Il faut prévoir des guidages appropriés avant et après chaque système d’articulation dans les longs tronçons. Des jeux trop ajustés dans les guidages peuvent engendrer des coincements et provoquer des contraintes supplémentaires considérables lors d’un déblocage brusque. Dans un système en I à double articulation, les compensateurs angulaires décrivent un arc de cercle, dû à leur rotation angulaire (voir fig. 3). Les guidages doivent répondre aux exigences suivantes:

• reprendre la masse totale de la tuyauterie et des compensateurs • guider l’expansion de la tuyauterie dans son axe • prévoir suffisamment de jeu [s] pour que les mouvements non compensés (résultant de la dilatation thermique [ΔL] et de la hauteur

de l‘arc [h]), soient repris par le reste des conduites sans causer de coincement.

Fig. 1

Fig. 2

s ≥ h + ∆L [mm]


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Conseils d‘installation Comme pour les compensateurs axiaux, les systèmes d’articulation angulaire exigent un positionnement correct des guidages, de manière à ce que le mouvement s’effectue dans l’axe de la tuyauterie. Lors de l’utilisation d’un système à double articulation, une extrémité de la tuyauterie doit permettre un mouvement suffisant, afin de pouvoir reprendre la dilatation thermique de la section intermédiaire et la rotation du mouvement circulaire. Pour de longues sections de tuyau intermé-diaires, placées horizontalement dans le système, le tuyau intermédiaire doit être supporté. Lors de l’installation, il est important de considérer que les axes des compensateurs angulaires pris individuellement soient placés de manière précise parallèlement et perpendiculairement au plan de supportage. Pour le calcul et la conception, nous recommandons de nous contacter. Les ingénieurs de BOA ont développé un logiciel fonctionnant sous Windows pour le calcul de systèmes articulés et leurs forces de déplacement. La rotation angulaire maximum indiquée dans nos fiches tech-niques ne doit pas être dépassée. La précontrainte des systèmes articulés permet d’utiliser au maximum la capacité angulaire. Les compensa-teurs sont installés en position neutre. La précontrainte se fait en déplaçant le tronçon de conduite et en bloquant ensuite les ancrages. On peut également utiliser une section de tuyauterie rapportée. Consultez à ce sujet les instructions d’installation de la section 3. 1.1 Combinaisons de compensateurs Pour l’installation de compensateurs, les dispositions suivantes sont les plus usuelles:

Fig. 3

Système en I à double articulation pour des conduites de toute longueur en utilisant des tracés donnés.

Système en U à triple articulation De préférence pour la compensation de tuyauteries très longues.

Système en I à triple articulation adapté pour la compensation de conduites de transfert, p.ex. entre deux récipients.

Système en L à triple articulation pour la compensation de lignes très longues ou très courtes et compensation de dilatations dans deux directions.

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1.2 Systèmes articulés en général En prenant l’exemple d’un système en L à triple articulation, nous expliquons le procédé pour réaliser un système à triple articulation. En fonc-tion du tracé de la tuyauterie, il faut tout d’abord déterminer une combinaison du système articulé adapté à reprendre les dilatations effectives. Aux deux extrémités, le système doit être limité par des ancrages. Dans notre exemple, le tracé est en forme L. Les dilatations effectives ∆1 et ∆2 des tronçons L1 et L2 sont de préférence à compenser par trois compensateurs angulaires disposés en L. Tout d’abord, les valeurs d’expansion ∆1 et ∆2 doivent être calculées, en considérant le gradient maximum de température de la tuyauterie. Pour le calcul, il y a deux options: 1. Déterminer la géométrie du système articulé (X1, X2 et X3) et calculer les rotations angulaires effectives des compensateurs angulaires sur la base des formules données. Ensuite, choisir les compensateurs angulaires adaptés en se servant des fiches techniques qui correspondent aux conditions de service. Leurs rotations angulaires admissibles doivent être supérieures ou égales aux rotations effectives.

Système Z1 à triple articulation pour la compensation de tuyauteries utilisant des tracés donnés incluant la compensation du secteur vertical.

Systèmes en Z similaires:

Système Z2a à triple articulation Système Z2b à triple articulation

Système en I à double articulation à cardan pour la compensation de mouvements latéraux circulaires dans des tronçons courts.

Position neutre (sans précontrainte)

± αe ≤ ± αadm

Système en L à triple articulation à cardan pour la compensation de systèmes tri-dimensionnels p.ex. dans des chaufferies ou des salles de machines à turbines.

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2. Sélectionner les compensateurs angulaires adaptés, et déterminer les distances nécessaires entre les articulations X1 et X3. Si les conditions de service dépassent les conditions nominales, les rotations angulaires nominales ± α indiquées dans les fiches techniques doivent être con-verties en rotations admissibles ± αadm suivant les instructions données dans section "Facteurs de correction". De manière à réduire les angles de rotation des compensateurs, les distances entre les articulations X1 et X3 doivent être les plus grandes dans la limite du possible, la distance X2 la plus courte possible. Si nécessaire, le coude peut être soudé directement au compensateur, élimi-nant ainsi une pièce tubulaire droite.

Les formules de détermination des rotations angulaires des systèmes à triple articulation don-nent des résultats approximatifs, suffisamment précis en pratique. Quand un système présente des compensateurs quasi alignés et l’articulation centrale en position précontrainte est presque dans l’axe (voir fig. "Position d’installation"), un calcul plus précis des angles est de rigueur. Dans de pareils cas, veuillez vous adresser à nos ingénieurs. Pour utiliser pleinement les capacités de rotation angulaire admissible ±αadm il faut précon-traindre le système articulé de 50%. Si une précontrainte n’est pas possible, les mouvements unilatéraux des articulations doublent, ce qui impose généralement l’utilisation d’un compensa-teur à plus grande rotation angulaire nominale.

La vérification des contraintes des ancrages et des manchons est possible en appliquant les formules indiquées pour calculer les forces de déplacement F et les moments de flexion M.

1.3 Calcul de systèmes 1.3.1 Système en I à double articulation Distance requise entre les articulations

Considérant l’angle admis αadm et une précontrainte de 50%, la distance minimum X1 est:

± αadm = ± α ∙ K∆ (tB) ∙ KL

Position d‘installation (précontrainte 50%)

Emplacement de service

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X1 = distance entraxe des soufflets [mm] αadm = rotation angulaire admissible par soufflet [°] ∆ = mouvement de la tuyauterie [mm] Hauteur d’arc résultante

Pour une rotation angulaire effective αe maximum, la distance verticale entre les articulations est réduite de la dimension h, dû au mouvement circulaire des compensateurs. h = hauteur d’arc [mm] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] αe = rotation angulaire effective par soufflet [°] La hauteur d’arc et la dilatation thermique du tronçon X1 doivent être compensées par la section (2.5 · X1), ou par un jeu d’ancrages suffisant. Rotation angulaire effective

Pour une distance donnée X1 entre les articulations, la rotation angulaire effective des compensateurs angulaires αe, précontraints à 50%, se calcule comme suit:

αe = rotation angulaire effective par soufflet [°] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆ = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction. La rotation angulaire effective αe doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2. Contrainte des ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante. MB1,2 = moment de flexion du compensateur [Nm] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] p = pression absolue de service [bar] αe = rotation angulaire effective par soufflet [°] Forces au droit des raccordements

Moments de flexion au droit des raccordements

adm1 sin2

Xα⋅

∆=

h = X1 · (1-cosαe)

)X2

(arcsin1

e⋅

∆±=α

MB1,2 = Cr · p + Ca · αe + Cz · p · αe

1000X

MMF

1

2B1Bx ⋅

+=

1000

IFMM 1

X1B1A ⋅+=

1000

IFMM 2

X2B2A ⋅+=

8

MB1,2 = moment de flexion du compensateur [Nm] FX = force de déplacement en direction X [N] MA1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.2 Système en I à triple articulation Calcul du système Distance requise entre les articulations

Avec une rotation angulaire admissible αadm des trois compensateurs et une précontrainte de 50%, les distances minimum entre les articula-tions (X1, X3) sont déterminées comme suit:

X3 donné

X1 donné ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] X1,3 = distance entraxe des soufflets [mm] αadm = rotation angulaire admissible du soufflet [°] Si le résultat pour X1 (ou X3) est négatif ou la distance trop longue, la distance X3 (ou X1) doit être augmentée en conséquence ou on doit choi-sir des compensateurs avec une rotation angulaire plus importante. En général, X1 et X3 devraient être aussi longs que possible. Rotations angulaires effectives Avec des distances données entre les articulations X1 et X3, et un système précontraint à 50%, les rotations angulaires effectives des compen-sateurs (α1, α2, α3) sont calculées comme suit:

αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] X1,3 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction, la rotation angulaire effective (αe1,2,3) doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2.

23adm

311 Xsin2

XX

∆−⋅⋅

⋅∆=

α

11adm

123 Xsin2

XX

∆−⋅⋅

⋅∆=

α

)X2

(arcsin1

11e

⋅

∆±=α

)( 3e1e2e ααα +±=

)X2

(arcsin3

23e

⋅

∆±=α

9

Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante. MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] p = pression absolue de service [bar] αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] Forces au droit des raccordements


MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] FX,Z = force de déplacement en direction X, Z [N] MA1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.3 Système en L à triple articulation

MB1 = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2 = Cr · p + Ca · αe2 + Cz · p · αe2

MB3 = Cr · p + Ca · αe3 + Cz · p · αe3

1000X

MMF

3

3B2BX ⋅

+=

1000X

MMF

1

2B1BZ ⋅

+=

1000

IFMM 1

X1B1A ⋅+=

1000

IFMM 2

X3B2A ⋅+=

10

Distance requise entre les articulations


X2 et X3 donnés

X1 et X2 donnés ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] X1,2,3 = distance entraxe des soufflets [mm] αadm = rotation angulaire admissible du soufflet [°] Si le résultat pour X1 (ou X3) est négatif ou la distance trop longue, la distance X3 (ou X1) doit être augmentée en conséquence ou on doit choi-sir des compensateurs avec une rotation angulaire plus importante. En général, X1 et X3 devraient être aussi longs que possible, X2 aussi court que possible. Rotations angulaires effectives Avec des distances données entre les articulations X1 et X3, et un système précontraint à 50%, les rotations angulaires effectives des compen-sateurs (α1, α2, α3) sont calculées comme suit:

αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] X1,,2,3 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction, la rotation angulaire effective (αe1,2,3) doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2. Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante. MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] p = pression absolue de service [bar] αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] Forces au droit des raccordements

23adm

2311 Xsin2

)XX(X

∆−⋅⋅

+⋅∆=

α

11adm

21123 Xsin2

)XXX

∆−⋅⋅

⋅∆+⋅∆=

α

)X2

(arcsin1

11e

⋅

∆±=α

)( 3e1e2e ααα +±=

)XX2

XX(arcsin

31

21123e

⋅⋅

⋅∆+⋅∆±=α

MB1 = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2 = Cr · p + Ca · αe2 + Cz · p · αe2

MB3 = Cr · p + Ca · αe3 + Cz · p · αe3

1

2Z2B1BX X

1000)

1000

XFMM(F ⋅⋅++=

11


MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] FX,Z = force de déplacement en direction X, Z [N] MA1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.4 Système en U à triple articulation Distance requise entre les articulations

Avec une rotation angulaire admissible αadm des trois compensateurs et une précontrainte de 50%, la distance minimum entre les articulations (X1) est déterminée comme suit:

X1 = distance entraxe des soufflets [mm] αadm = rotation angulaire admissible du soufflet [°] ∆ = mouvement de la tuyauterie [mm] X2 devrait être aussi court que possible. Rotations angulaires effectives

Avec une distance donnée entre l’articulation X1, et un système précontraint à 50%, la rotation angulaire effective du compensateur (α1, α2,) est calculée comme suit:

αe1,2, = rotation angulaire effective par soufflet [°] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆ = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction, la rotation angulaire effective (αe) doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2.

1000X

MMF

3

3B2BZ ⋅

+=

1000

IFMM 1

Z1B1A ⋅+=

1000

IFMM 2

X3B2A ⋅+=

adm1 sin2

Xα⋅

∆=

)X2

(arcsin1

11e

⋅

∆±=α

21e

2e

αα ±=

12

Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante. MB1,2 = moment de flexion du compensateur [Nm] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] p = pression absolue de service [bar] αe1,2 = rotation angulaire effective par soufflet [°] Forces au droit des raccordements

Moments de flexion au droit des raccordements MB1,2 = moment de flexion du compensateur [Nm] MA = moment au droit des raccordements [Nm] FX = force de déplacement en direction X [N] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.5 Système Z1 à triple articulation Distances requises entre les articulations et rotations angulaires effectives La combinaison des compensateurs est égale à celle du système en L à triple articulation, avec une branche supplémentaire. Les formules de calcul pour les distances et les rotations angulaires effectives peuvent être extraites du paragraphe 1.3.3 “Système en L à triple articulation”. Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante.

MB1 = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2 = Cr · p + Ca · αe2 + Cz · p · αe2

1000X

MMF

1

2B1BX ⋅

+=

MA = MB2

MB1 = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2 = Cr · p + Ca · αe2 + Cz · p · αe2

MB3 = Cr · p + Ca · αe3 + Cz · p · αe3

13

MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] p = pression absolue de service [bar] αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] Forces au droit des raccordements


MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] FX,Z = force de déplacement en direction X, Z [N] MA1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.6 Système Z2a à triple articulation Distances requises entre les articulations et rotations angulaires effectives La combinaison des compensateurs est égale à celle du système en L à triple articulation, avec une branche supplémentaire. Les formules de calcul pour les distances et les rotations angulaires effectives peuvent être extraites du paragraphe 1.3.3 “Système en L à triple articulation”. Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante.

1000)XX

X)MM(

X

MM(F

3

23B2B

1

2B1BZ

1

⋅⋅

⋅++

+=

1000X

MMF

3

3B2BX ⋅

+=

1000

IFMM 1

Z1B2A ⋅+=

1000

IF

1000

IFMM 3

Z2

X3B2A ⋅−⋅+=

MB1 = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2 = Cr · p + Ca · αe2 + Cz · p · αe2

MB3 = Cr · p + Ca · αe3 + Cz · p · αe3

14

MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] p = pression absolue de service [bar] αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] Forces au droit des raccordements


MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] FX,Z = force de déplacement en direction X, Z [N] MA1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.7 Système Z2b à triple articulation Distance requise entre les articulations


X2 et X3 donnés

X1 et X2 donnés

X1,2,3 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] αadm = rotation angulaire admissible du soufflet [°]

1000)XX

X)MM(

X

MM(F

3

23B2B

1

2B1BZ

1

⋅⋅

⋅++

+=

1000X

MMF

3

3B2BX ⋅

+=

1000

IF

1000

IFMM 0

X1

Z1B1A ⋅−⋅+=

1000

IFMM 2

X3B2A ⋅+=

23adm

31211 4Xsin8

)X4X8(X

∆⋅−⋅⋅

⋅+∆+⋅⋅∆=

α

11adm

211213 4Xsin8

X4)X8(X

∆⋅−⋅⋅

∆⋅⋅+∆+⋅⋅∆=

α

15

Si le résultat pour X1 (ou X3) est négatif ou la distance trop longue, la distance X3 (ou X1) doit être augmentée en conséquence ou on doit choi-sir des compensateurs avec une rotation angulaire plus importante. En général, X1 et X3 devraient être aussi longs que possible, X2 aussi court que possible. Rotations angulaires effectives Avec des distances données entre les articulations X1 et X3, et un système précontraint à 50%, les rotations angulaires effectives des compen-sateurs (α1, α2, α3) sont calculées comme suit:

αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] X1,2,3 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction, la rotation angulaire effective (αe1,2,3) doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2. Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante. Forces au droit des raccordements


)X2

(arcsin1

11e

⋅

∆±=α

)( 3e1e2e ααα +±=

)XX8

X4)X8((arcsin

31

211213e

⋅⋅

∆⋅⋅+∆+⋅⋅∆±=α

MB1 = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2 = Cr · p + Ca · αe2 + Cz · p · αe2

MB3 = Cr · p + Ca · αe3 + Cz · p · αe3

3

3B2BZ X

)MM(1000F

⋅⋅=

1000

IFMM 1

Z1B1A ⋅+=

1000

IFMM 2

Z3B2A ⋅+=

1

2Z3B2BX X

X2F)MM(1000F

⋅⋅+⋅⋅=

16

l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] p = pression absolue de service [bar] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cr = moment de frottement [Nm/bar] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] FX,Z = force de déplacement en direction X, Z [N] MA1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] MB1,2,3 = moment de flexion du compensateur [Nm] X1,2,3 = distance entraxe des soufflets [mm] αe1,2,3 = rotation angulaire effective par soufflet [°] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service. 1.3.8 Système en I à double articulation à cardan Expansion résultante

Distance requise entre les articulations Avec une rotation angulaire admissible αadm et un système précontraint de 50%, la distance minimum X1 est:

Hauteur d’arc résultante

Pour une rotation angulaire effective αe maximum, la distance verticale entre les articulations est réduite de la dimension h, dû au mouvement circulaire des compensateurs.

∆ = mouvement résultant de la tuyauterie [mm] ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] αzul = rotation angulaire admissible du soufflet [°] h = hauteur d’arc [mm] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] La hauteur d’arc et la dilatation thermique du tronçon X1 doivent être compensées par le tronçon (2,5 fois X1) ou un jeu suffisant des ancrages. Rotation angulaire effective

Pour une distance donnée X1 entre les articulations, la rotation angulaire effective αe des compensateurs angulaires, précontraints à 50%, se calcule comme suit:

22

21 ∆+∆=∆

zul1 sin2

Xα⋅

∆=

)cos1(Xh e1 α−⋅=

)X2

(arcsin1

1e

⋅

∆±=α

)X2

(arcsin1

1ye

⋅

∆±=α

17

αex,,ey = rotation angulaire effective par soufflet [°] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] ∆ = mouvement résultant de la tuyauterie [mm] ∆1,2 = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction, la rotation angulaire effective (αe, αex, αey) doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2. Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante.

Forces au droit des raccordements


l1,2 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cr = frottement des articulations [Nm/bar] Cz = force de réaction angulaire additionnelle [Nm/(bar°)] FX,Z = force de déplacement en direction X, Z [N] MAX, Y1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] MBX,Y = moment de flexion du compensateur [Nm] p = pression absolue de service [bar] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service.

)X2

(arcsin1

2ex

⋅

∆±=α

MBY = Cr · p + Ca · αey + Cz · p · αey

MBX = Cr · p + Ca · αex + Cz · p · αex

1

BYX X

)M(2000F

⋅=

1

BXY X

)M(2000F

⋅=

1000

IFMM 1

XBY1AY ⋅+=

1000

IFMM 2

XBY2AY ⋅+=

1000

IFMM 1

YBX1AX ⋅+=

1000

IFMM 2

YBX2AX ⋅+=

18

1.3.9 Système en L à triple articulation à cardan W1 = un compensateur angulaire (rotation angulaire dans un plan) W2,3 = compensateurs (2) à cardan (rotation angulaire dans un plan circulaire) L’expansion des manchons côté machine doit être ajoutée aux dilatations des sections de tuyauterie ∆1, ∆2, ou ∆3, si celles-ci se déplacent dans la même direction. Par contre, il faut les déduire, si les mouvements des tronçons se manifestent en direction opposée. Rotations angulaires effectives Avec des distances données entre les articulations X1 et X3, et un système précontraint à 50%, les rotations angulaires effectives des compen-sateurs (α1, α2, α3) sont calculées comme suit:

X1,2,3 = distance entraxe des soufflets [mm] αe1,2,3,x,,y = rotation angulaire effective par soufflet [°] ∆1,2,3 = mouvement de la tuyauterie [mm] À 100% et 0% de précontrainte, la rotation angulaire des compensateurs double, mais dans une seule direction, la rotation angulaire effective (αe1,2,3,x,,y) doit dans ce cas être multipliée par le facteur 2. En général, X1 et X3 devraient être aussi longs que possible, X2 aussi court que possible.

)X2

(arcsin1

11e

⋅

∆±=α

)( y3e1e1e ααα +±=

)XX2

XX(arcsin

31

1221y3e

⋅⋅

⋅∆+⋅∆±=α

)X2

(arcsin3

3y3ex2e

⋅

∆±== αα

)( 2y2e

2x2e2e ααα +±=

)( 2y3e

2x3e3e ααα +±=

19

Contrainte aux ancrages Moments de flexion des compensateurs angulaires Pour déterminer les moments de flexion et les forces, la valeur absolue de la rotation angulaire effective doit être utilisée dans l’équation sui-vante. Forces au droit des raccordements


MB1Y = Cr · p + Ca · αe1 + Cz · p · αe1

MB2Y = Cr · p + Ca · αe2y + Cz · p · αe2y

MB3Y = Cr · p + Ca · αe3y + Cz · p · αe3y

MB2X = Cr · p + Ca · αe2x + Cz · p · αe2x

MB3X = Cr · p + Ca · αe3x + Cz · p · αe3x

3

Y3BY2BX X

)MM(1000F

+⋅=

3

X3BX2BY X

)MM(1000F

+⋅=

1000

XFMM 2

XY2B0 ⋅+=

1

0Y1BZ X

)MM(1000F

+⋅=

1000

IFMM 1

ZY1B1AY ⋅−−=

1000

IFMM 2

XY3B2AY ⋅+=

1000

XFMM 2

YX2B1AX ⋅−−=

1000

IF

1000

IFMM 3

Z2

YX3B2AX ⋅+⋅−−=

1000

IXFM 11

Y1AZ

+⋅=

1000

IFM 3

X2AZ ⋅−=

20

l1,2,3 = distance de l’axe du soufflet au point de raccordement [mm] Ca = raideur angulaire [Nm/°] Cr = frottement des articulations [Nm/bar] Cz = force de réaction angulaire additionnelle [Nm/(bar°)] FX,Y,Z = force de déplacement en direction X, Y, ou Z [N] MAX,Y,Z1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] MB1,2,3,X,Y = moment de flexion du compensateur [Nm] p = pression absolue de service [bar] Si le système est précontraint à 50%, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la position de service.

21

2 Programme standard Compensateurs angulaires BOA (SFE)

2.1 Généralités Les compensateurs produits par BOA AG sont formés par procédé élastomère d’ondulations individuelles (SFE). Le cœur de la structure est le soufflet à quelques jusqu’à plusieurs parois (2-16 couches) en acier austénitique. Les compensateurs fabriqués par ce procédé disposent d’une capacité d’expansion importante et sont très souples. Ils sont particulièrement appropriés pour compenser des dilatations thermiques et de faibles imprécisions de montage. Leur utilisation vous apporte les avantages suivants:

• Plus de 70 ans d’expérience dans la conception et production de compensateurs • Réalisation multicouche en acier inoxydable de haute qualité (1.4571 et 1.4541), ce qui signifie une grande résistance au vieillisse-

ment, à la température, aux rayons UV et à la plupart des milieux agressifs. • La réalisation multicouche confère au soufflet une très faible raideur. • Des courses de grande amplitude avec des encombrements réduits. • Grâce à notre stockage raisonnable, une large gamme de diamètres et de pressions pour les différents types est généralement dis-

ponible à court terme. Tube de guidage interne Les tubes protègent le soufflet de la transmission des vibrations générées par le fluide. L’installation d’un tube interne est recommandée dans les cas suivants:

• milieux abrasifs • importantes variations de température • vitesse d’écoulement supérieure à environ 8 m/s pour des milieux gazeux • vitesse d’écoulement supérieure à environ 3 m/s pour des milieux liquides

Respecter la direction d’écoulement lors de l’installation! L’identification pour la réalisation avec tube de guidage interne de compensateurs angulaires (type AW) et compensateurs à cardan (type KAW), est la suivante: Les compensateurs marqués * sont disponibles à choix avec ou sans tube interne (supplément de prix pour le tube interne). Grâce à leur faible longueur, les compensateurs marqués "B" ne nécessitent pas de tube interne. Les types marqués "L" sont toujours équipés d’un tube interne. Exemple: Type AW16-3B = version de base sans tube de guidage interne Type AW16-3L = version de base avec tube de guidage interne Type AW16-2* = version de base sans tube intérieur, mais peut en être équipée. 2.2 Facteurs de correction 2.2.1 Capacité d‘expansion NOTE (Par la suite, le terme "cycle" est utilisé pour des cycles complets) La capacité d’expansion maximum admissible est indiquée sur le compensateur. Elle correspond à 1000 cycles complets (500 cycles pour les compensateurs marqués CE, avec sécurité 2). Si le nombre de cycles exigé est plus grand, la capacité d’expansion doit être réduite par le facteur de fatigue KL selon tableau 1. La formule suivante aide à déterminer le facteur de fatigue KL:


KL= (1000 / Nadm)0.29

Cycles Nadm

Facteur de fatigue KL

1'000 2'000 3'000 5'000

10'000 30'000 50'000

100'000 200'000

1'000'000 25'000'000

1.00 0.82 0.73 0.63 0.51 0.37 0.32 0.26 0.22 0.14 0.05

tab. 1

22

2.2.2 Correction du mouvement et de la pression par rapport à la température NOTE La pression de service admissible est le résultat de la pression nominale considérant le facteur de correction KP selon tableau 2. Pour des températures plus élevées, la capacité d’expansion K∆ doit être réduite à l’aide des facteurs de correction respectifs.

1) Interpolation linéaire pour les valeurs intermédiaires

2.3 Compensateurs angulaires 2.3.1 Type AW (à manchons à souder)

• Dans leur version standard les types AW sont fabriqués dans une gamme de diamètres nominaux de DN 40 à DN 1000 mm et pour des pressions de PN 16, 25 et 40. Pour les classes de pression PN 6 et 10, la version standard des diamètres nominaux DN 350 à 1000 est disponible.

• La désignation du type est complétée par le chiffre 1,2, 3 ou 4. Exemples: AW6-1 signifie: compensateur le plus court PN6; AW25-4 signifie: le compensateur le plus long PN 25.

• La fabrication standard des manchons à souder et des limiteurs de course est en acier au carbone, avec couche primaire. • En version spéciale, les compensateurs angulaires du type AFS sont équipés de brides soudées, ceux du type AFB de brides tour-

nantes à collets rabattus. • Le type de réalisation I ou II est indiqué dans la dernière colonne des tableaux standards (voir ill.).

Réalisation I Réalisation II disponible uniquement sans tube de guidage interne disponible avec ou sans tube de guidage interne

Facteurs de correction 1) pour la pression [KP] et la capacité d‘expansion [K∆]

Température °C KP K∆ -10...20

50 100 150

1.00 0.92 0.87 0.83

1.00 0.97 0.94 0.92

200 250

0.79 0.74

0.90 0.88

300 350 400

0.67 0.60 0.53

0.86 0.85 0.84

tab. 2

23

2.3.2 Type AFS (à brides soudées étanches au soufflet)

• Les compensateurs du type AFS disposent d’une bride à face surélevée. Les brides soudées étanches au soufflet. La capacité d’expansion nominale est soit ±15 ou 10°.

• En version standard les types AFS sont fabriqués dans une gamme de diamètres nominaux de DN 40 à DN 600 mm et pour des pressions de PN 16 et 25.

• Pour la désignation du type au chiffre PN 16 ou 25 est ajoutée la valeur 1,2, 3 ou 4. Exemples: AFS16-1 signifie: le compensateur le plus court pour le niveau PN16; AFS25-3 signifie: compensateur plus long pour le niveau de pression PN 25.

2.3.3 Type AFB (à brides tournantes à collets rabattus)

• Les compensateurs du type AFB sont équipés de brides tournantes à collets rabattus. La capacité d’expansion nominale est ±15° ou moins pour les dimensions nominales plus grandes.

• En version standard les types AFB sont fabriqués dans une gamme de diamètres nominaux de DN 40 à DN 300 mm et pour des pressions de PN 6 et 10

• Pour la désignation du type au chiffre PN 6 ou 10 aucune valeur de taille n’est ajoutée 2.3.4 Type KAW (compensateur à cardan à manchons à souder)

• En version standard les types KAW sont fabriqués dans une gamme de diamètres de DN 40 au DN 1000 mm et pour des niveaux de pression de PN 6, 10, 16, 25 et 40.

• La fabrication standard des manchons à souder et des limiteurs de course est en acier au carbone revêtu d’une couche primaire. • Dans des versions spéciales, les compensateurs à cardan sont disponibles avec des brides soudées ou avec des brides tournantes

sur collets rabattus. Réalisation I Réalisation II disponible uniquement sans tube de guidage interne disponible avec ou sans tube de guidage interne

24

3 Instructions d’installation Compensateurs angulaires 3.1 Indications générales de sécurité Avant l’installation et la mise en service, les instructions d’installation doivent être consultées et scrupuleusement respectées. Tous les travaux d’installation, de mise en service et de maintenance nécessaires doivent être effectués par du personnel qualifié et autorisé. Maintenance Les compensateurs angulaires et à cardan ne demandent aucun entretien. AVERTISSEMENT Avant d’effectuer les opérations d’installation et de maintenance, le système doit absolument être

• hors pression • refroidi, et • vidangé.

Sinon, il y a un risque d'accident! Transport, conditionnement et stockage

• Dès la réception du produit, il faut vérifier si l’envoi est complet. • Tout dommage éventuel dû au transport doit être communiqué à l’entreprise de transport et au fabricant. • En cas de stockage temporaire, il est recommandé d’utiliser l’emballage original.

Conditions ambiantes admissibles pour le stockage et le transport:

• température ambiante: - 4°C jusqu‘à + 70°C • humidité atmosphérique relative: jusqu’à 95%

Les compensateurs angulaires et à cardan doivent être protégés contre l’humidité, la poussière, les chocs et les détériorations. Garantie Le recours en garantie exige la réalisation de l’installation et de la mise en service en bonne et due forme conformément aux instructions d’installation et de mise en service. Tous les travaux d’installation, de mise en service et de maintenance nécessaires doivent être effectués par du personnel qualifié et autorisé. Pression de service INDICATION

• La pression de service admissible résulte de la pression nominale, prenant en compte les coefficients de correction. • Adapter la pression nominale en présence de températures élevées d’après les coefficients de correction.

Mise en service et contrôle Avant la mise en marche, il faut vérifier si:

• les tuyaux ont été installés avec une déclivité suffisante afin d’éviter les rétentions d’eau; • le drainage est suffisant; • les ancrages et les supports ont été fixés solidement avant le remplissage et la mise sous pression de l’installation; • le compensateur n’est pas soumis à la torsion; • le sens d’écoulement a été respecté pour les compensateurs équipés de tubes de guidage; • le soufflet en acier est exempt d’encrassement, d’éclats de soudure, de plâtre, de mortier ou d’autres impuretés, nettoyer le cas

échéant; • les connections ou boulonneries sont correctement serrées. • D’une manière générale, il faut être attentif pour éviter les dommages liés à la corrosion, p.ex. le traitement de l’eau ou les mesures à

prendre pour éviter la formation d‘électrolytes dans des conduites en cuivre ou galvanisées. Isolation Les compensateurs peuvent être isolés comme toute section de tuyauterie.

• Les compensateurs livrés sans revêtement doivent être protégés par un fourreau mobile en fer-blanc afin que le matériau d’isolation ne se dépose pas dans le creux des ondes.

• Si le compensateur doit être installé sous du plâtre, il faut absolument utiliser un compensateur à revêtement protecteur. Ceci garantit ses fonctions, le protège contre les encrassements et évite le contact avec les matériaux de construction.

Conditions de service limites

• Les valeurs limites indiquées dans les tables du programme standard BOA ne doivent pas être dépassées. • Les suspensions oscillantes installées adjacentes à la zone des compensateurs sont inadmissibles. • Le nettoyage à la vapeur de conduites nouvellement posées est interdit en raison du risque de coups de bélier et de vibrations inaccep-

tables stimulant le soufflet. Démarrage du système ATTENTION

• Lors de la phase d’essai et lors de l’utilisation, la pression admissible de test ou la pression effective de service ne doit pas être dépas-sée.

• Les pics de pression excessifs suite à de fausses manœuvres, des coups de bélier etc. ne sont pas admissibles. • Éviter tout contact avec les fluides agressifs. • La mise en service de conduites de vapeur doit être telle que le condensat a le temps de s’écouler.


25

3.2 Compensateurs angulaires Description et champs d’application des compensateurs angulaires Grâce aux mouvements angulaires de leurs soufflets, les compensateurs angulaires sont destinés à compenser les dilatations se produisant perpendiculairement à l’axe du compensateur. Les caractéristiques techniques qui se trouvent sur la plaque signalétique ou dans les fiches techniques déterminent les conditions d’utilisation de ces compensateurs. Ces instructions d’installation et de mise en service sont utilisables pour les types énumérés dans le tableau 3 ci-après. Toute précaution doit être prise pour éviter les dommages liés à la corrosion, par exemple dans le traitement de l’eau pour éviter la formation d’électrolytes dans des conduites en cuivre ou galvanisées. Les compensateurs angulaires sont destinés soit à compenser les longues sections de tuyaux et dans les systèmes de chauffage urbain, soit les systèmes de tuyaux à tronçons courts des salles de machines utilisant des systèmes tridimensionnels. Un minimum de deux et un maximum de trois compensateurs angu-laires forment un système articulé statique correctement défini et représentent un élément de construction. Leur fonction repose sur le mouvement angulaire des soufflets qui est indiqué dans les fiches techniques du Module 3c "Capacité nominale de mouvement pour 1000 cycles complets". Plus la distance L1 entre deux compensateurs angulaires (fig.4) est grande, plus les déplacements absorbables par le système sont grands, et plus les forces de déplacement sont faibles. L’effet de fond résultant de la pression interne est transmis aux points d’ancrage par l’intermédiaire des bras articulés. Les axes de rotation des pivots d’articulation se trouvent dans l’axe radial des soufflets (fig. 4). Les compensateurs angulaires à cardan absorbent la force de réaction grâce à une articulation à cardan de forme carrée ou ronde. Ceci permet de réaliser des mouvements angulaires tridi-mensionnels autour des axes X et Z (fig. 5). Caractéristiques spéciales:

• Contraintes aux ancrages très faibles, puisque les tirants re-prennent les forces de réaction résultant de la pression in-terne.

• Peu exigeants au niveau des guidages.

Dans la majorité des cas des suspensions pendulaires suffisent Tableau des typologies

Compensateurs angulaires et à cardan

Type de raccordement

AWT 1 AFS 2 AFB 5 KAWT 1 KAFS 2 KAFB 5 Tab. 3

Fig. 4 Fig. 5

Type de raccordement: 1 extrémité à souder 2 bride, soudée 5 bride sur collet rabattu Température de service admissible:

pour la version standard: max 300°C

26

3.3 Indications pour le montage Assemblage

• Les ancrages et les supports/guidages doivent être fermement installés avant le remplissage et la mise sous pression du système. • Le compensateur ne doit pas être soumis à la torsion. Ceci est particulièrement valable pour l’installation de compensateurs avec rac-

cord à manchon. • Protéger le soufflet en acier contre les détériorations et l’encrassement (p.ex. projection de soudure, de plâtre, de mortier). • Installer les conduites à vapeur de manière à éviter tout coup de bélier. Cette mesure de précaution s’effectue en assurant un drainage

et une isolation suffisante et en évitant les rétentions d’eau en donnant une déclivité de la tuyauterie. • Prendre en compte le sens d’écoulement en installant les compensateurs munis de tube de guidage. • Il convient d’éviter l’installation de compensateurs à proximité immédiate de postes de détente, de refroidisseurs de vapeur surchauffée

et de soupapes de fermeture automatique si des vibrations à haute fréquence dues à des turbulences sont envisageables. Autrement il faut prendre des mesures particulières (installer des tubes de guidage à paroi épaisse, des diaphragmes perforés, des sections de tranquillisation).

• Si l’apparition de vibrations à haute fréquence, de turbulences ou de vitesses d’écoulement élevées dans le milieu sont prévisibles, nous recommandons l’installation de compensateurs munis de tube de guidage.

• Nous recommandons également le choix du tube de guidage pour les compensateurs de diamètre DN ≥ 150, si - le milieu véhiculé est l‘air, le gaz ou la vapeur, et la vitesse d’écoulement dépasse 8 m/s, - le milieu est liquide, et la vitesse d’écoulement dépasse 3 m/s.

Guide et support de tuyau

• Dès lors de l’installation de compensateurs angulaires et à cardan (fig. 6), les mouvements latéraux ne peuvent être absorbés que dans un plan, il faut s’assurer de faire concorder la direction des dilatations de la tuyauterie et les mouvements des compensateurs (perpendiculairement à l’axe des boulons). Tenir compte des capacités nominales de mouvement (angulaire) données dans les fiches techniques dans Module 3c. Les compensateurs angulaires sont peu exigeants au niveau des guidages. Les parcours de tuyauterie courts tels que dans les salles de machines ne nécessitent pas de supports ou de guides.

• Compenser le poids de la conduite (masse du milieu et de l’isolation incluse) ainsi que toutes les forces dues à l’action du vent et toute autre charge supplé-mentaire en installant des suspensions ou des supports appropriés. Les mou-vements du compensateur ne doivent pas être entravés!

• Prévoir un support-guide devant et derrière le système d’articulation pour les tuyauteries longues.

Ancrages

• Un seul système articulé est installé entre deux ancrages. Ceux-ci doivent absorber la raideur du compensateur, résultant du moment de flexion des soufflets et du frottement des articulations, ainsi que les forces de frottement des supports-guides.

INDICATION Les guides présentant une résistance au frottement excessif en raison d’une pression de surface trop élevée, de salissures ou de dépôts de rouille peuvent se bloquer et conduire à des pics de pression considérables dans les conduites, les ancrages et les raccordements.

Diagramme 1

Fig. 6

27

Précontrainte Généralement les compensateurs angulaires et latéraux sont installés avec une précontrainte de 50% de la capacité de mouvement, Il est recommandé d’appliquer la précontrainte sur le système complet.

• Lors de la précontrainte, tenir compte de la température d’installation de la conduite, particulièrement pour les tuyauteries extérieures. • Si la température au montage est différente de la température de service la plus basse, pondérer la précontrainte conformément au

diagramme 2 de précontrainte. Diagramme de précontrainte Exemple s’appuyant sur le diagramme 2 Un système articulé est à déterminer pour une tuyauterie de 140 m de longueur. La température la plus basse est de –7°C. La température la plus élevée est de +293°C. La dilatation/constriction thermique maximale correspond à 500 mm pour un gradient de 300°C. Le système articulé ou le compensateur doit être précontraint, c.-à-d. étiré dans le sens contraire de la dilatation de la tuyauterie, de 50% du mouvement total soit 250 mm. Il convient de prendre particulièrement soin à la précontrainte lors de l’installation. Si la température au moment de l’installation n’est pas de –7°C mais +20°C, la dilatation thermique de la tuyauterie sera de 45 mm. Cette valeur devra être retranchée de la valeur de la précontrainte initiale du système articulé ou du compensateur: 250 – 45 = 205 mm. Le diagramme de précontrainte 2 permet de déterminer la valeur correcte de précontrainte directement sans calcul: 1. Gradient entre la température d’installation et la température de service la plus basse: +20°C – (-7°C) = 27°C. 2. Longueur de la section de tuyauterie à compenser: 140 m. 3. Tracer une ligne verticale descendant du point "27°C" jusqu’ à l’intersection de la ligne issue du point "140 m". 4. Projeter horizontalement ce point d’intersection sur la ligne "Ex-pansion de la conduite en mm"; le résultat est 45 mm, comme indiqué plus haut. 5. Relier le point "45 mm" avec le point "Valeur de la dilatation envi-sagée" égale à 500 mm et prolonger la ligne de rencontre jusqu’à l’intersection de la ligne "Précontrainte du joint de dilatation/ système articulé en mm". On obtient une précontrainte de 205 mm. Il faudra ainsi étirer le sys-tème articulé ou le compensateur latéral de cette valeur au moment de l’installation.

Différence de température en °C entre la température d’installation et la température la plus basse

valable pour les conduites en acier St 35

205

Diagramme 2

28

www.boagroup.com Sous réserve de modifications 15-11


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