Guide des Compensateurs Module 4a - Compensateurs latéraux en général - Programme standard (SFE) - Instructions d’installation

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Guide des Compensateurs Table des matières Module 4a 1 COMPENSATEURS LATERAUX EN GENERAL 3

1.1 Calcul des systèmes 5 1.1.1 Compensateurs latéraux pour la compensation de mouvements dans un seul plan 5 1.1.2 Compensateurs latéraux pour la compensation de mouvements dans toutes les directions perpendiculaires à l’axe du soufflet 6 1.1.3 Compensateurs latéraux dans des systèmes à triple articulation 8

2 PROGRAMME STANDARD BOA COMPENSATEURS LATERAUX (SFE) 9

2.1 Généralités 9 2.2 Facteurs de correction 9

2.2.1 Capacité d‘expansion 9 2.2.2 Correction du mouvement et de la pression par rapport à la température 10

2.3 Compensateurs latéraux 10 2.3.1 Compensateurs latéraux à brides 10

2.3.1.1 Type LFS 10 2.3.1.2 Type LFB 10

2.3.2 Compensateurs latéraux à manchons à souder 11 2.3.2.1 Type LW 11

3 INSTRUCTIONS D‘INSTALLATION COMPENSATEURS LATÉRAUX 12

3.1 Indications générales de sécurité 12 3.2 Compensateurs latéraux 13 3.3 Indications pour le montage 14

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 latéraux en général Un compensateur latéral fonctionne comme un compensateur angulaire, en utilisant sa capacité de rotation dans une direction angulaire. La capacité de compensation latérale est le résultat de la rotation angulaire des soufflets et de leur distance entre axes. Plus l’entraxe est grand, plus la capacité de reprise de mouvement est importante (fig. 1). Une plus grande distance d’axe en axe entre les soufflets réduit les forces de déplacement du compensateur. Contrairement au compensateur angulaire, le compensateur latéral est une unité de compensation indépendante, formant un système à double articulation intégré. Générale-ment, les compensateurs latéraux sont installés avec une précontrainte de 50% de la capacité de compensation. Il est recommandé de précontraindre le système après son installation. Le taux de précontrainte en fonction de la température d’installation peut être emprunté au diagramme de précontrainte 2 dans paragraphe 3.3.

Les caractéristiques spécifiques des compensateurs latéraux sont: • contraintes aux ancrages très faibles, puisque les tirants reprennent les forces de réaction

résultant de la pression interne • capacité de mouvement importante par compensateur • peu exigeants au niveau des ancrages et des guidages Dans la majorité des cas des suspensions pendulaires suffisent.

En fonction du type de mouvement, on distingue deux types de compensateurs latéraux: Réalisations Les compensateurs latéraux avec articulation à simples tirants pour contenir l’effet de fond représentent le type le plus simple. Pour des pres-sions élevées, et, si la compensation de mouvements circulaires est requise, l’installation de compensateurs latéraux à cardan ou d‘un système articulé à deux compensateurs angulaires à cardan est recommandée. Les compensateurs latéraux, adaptés à la compensation de mouve-ments latéraux dans des directions perpendiculaires à l’axe, sont également recommandés pour amortir les vibrations de pompes, de com-presseurs et d’autres appareils (fig. 4).

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Compensateurs latéraux pour reprendre les mouvements dans un seul plan.

Compensateurs latéraux pour reprendre des mouvements latéraux dans toutes les directions perpendiculaires à l’axe.

BOA Guide des Compensateurs

Fig. 4 Fig. 5

4

Si l’appareil est fixé fermement à ses fondations, il suffit d’installer généralement un compensateur latéral de chaque côté (aspiration et refou-lement) (fig.4), du côté aspiration, installer éventuellement un type à limiteurs de course sur l’aspiration pour prévenir les forces de compres-sion liées aux phénomènes de dépression. Par contre, si la machine est placée sur un socle flexible, p.ex. des plots anti-vibratiles en caout-chouc ou ressorts, les vibrations se manifestent dans toutes les directions. Dans ce cas, un compensateur angulaire ou latéral supplémentaire doit être installé (fig. 5). La même règle s’applique dans les zones sujettes aux secousses sismiques.

Une autre option est la combinaison de système en L à triple articulation comprenant un compensa-teur latéral et un compensateur angulaire simple. Afin de permettre un arc de rotation sans con-trainte sur les tirants et un travail simultané des deux compensateurs, il faut s’assurer que l’axe des tirants du compensateur latéral correspond avec la position de l’axe des articulations (2) du compen-sateur angulaire (fig. 6). Certaines vibrations très énergétiques à haute fréquence qui se produisent dues à des écoulements turbulents, en aval des soupapes de sécurité, des vannes à fermeture rapide ou des réducteurs de pression, ainsi que des vibrations et des pulsations engendrées dans la veine liquide ou gazeuse, ne peuvent être compensées.

Guidages, ancrages Pour garantir une compensation correcte de la dilation thermique d’une tuyauterie par un compensateur latéral, il est nécessaire de déterminer précisément le niveau et le type de dilatation en limitant les tronçons par des guidages et des ancrages. En fonction des conditions périphé-riques, on peut l’obtenir en plaçant deux guidages de chaque côté adjacents aux coudes de part et d’autre du compensateur avec des points d’ancrages localisés plus loin (fig. 7) ou par l’installation d’un ancrage et d’un guidage à proximité du compensateur (fig. 8). Les supports et les guidages doivent répondre aux exigences suivantes:

• ils doivent supporter la masse de la tuyauterie et du compensateur • guider la tuyauterie dans son axe • prévoir assez de jeu s pour compenser les déplacements, résultant soit de la dilatation thermique ∆L du secteur L, soit de la hauteur

d’arc h (fig. 7), sans provoquer de blocages substantiels. Pour les tronçons courts, p.ex. dans des salles à machines, les guidages ne sont pas nécessaires. La masse des tronçons peut être reprise par des suspensions appropriées, qui n’entravent pas les mouvements du compensateur.

Fig. 6

s ≥ h + ∆L

Fig. 7

Fig. 8

5

1.1 Calcul des systèmes 1.1.1 Compensateurs latéraux pour la compensation de mouvements dans un seul plan

Lors du mouvement d’un compensateur latéral, un moment de flexion et une force se produi-sent, résultant de la raideur du soufflet et du moment de frottement des limiteurs de course. Ces moments et forces contraignent les ancrages. Dans de longs tronçons avec plusieurs supports placés entre le compensateur et l’ancrage, le moment de flexion s’affaiblit presque to-talement au droit des raccordements. Les forces de réaction, résultant du produit de la section active du soufflet par la pression interne, sont reprises par le dispositif de limitation de course. Toutes les formules de calcul s’entendent avec une précontrainte de 50% du mouvement ∆ de la tuyauterie à reprendre, c.-à-d. le compensateur latéral présentant une flexion d’une valeur ±∆/2. En cas de précontrainte de 100% ou 0%, c’est le produit de 2 fois ∆ qui doit être intégré dans l’équation.

Mouvement résultant Capacité de compensation admissible Suivant les instructions données en paragraphe 2.2 "Facteurs de correction", la capacité admissible de compensation de dilatations latérales ±∆adm est déterminée en considérant la capacité nominale de compensation ±∆adm comme suit: Le mouvement effectif de la tuyauterie ± ∆/2 doit être inférieur ou égal à la capacité admissible de compensation de dilatations latérales ± ∆adm: Hauteur d’arc résultante Avec une flexion maximale latérale (∆/2) dans une direction, la distance verticale du compensateur est diminuée de la valeur de la hauteur d’arc h qui est déterminée comme suit:

h = hauteur d‘arc [mm] ∆ = mouvement résultant de la tuyauterie [mm] ∆1,2 = mouvement des tronçons 1 et 2 [mm] ∆lat = mouvement latéral admissible du compensateur [mm] K∆ = facteur de correction pour la capacité de mouvement [-] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] KL = facteur de fatigue [-] La hauteur d’arc h et la dilatation thermique non compensée des tronçons dans l’axe du compensateur doivent être reprises par le jeu des supports ou/et la flexion naturelle des tronçons. Forces au droit des raccordements

FX = force de déplacement dans la direction X [N] L = longueur de la tuyauterie [m] g = masse linéique de la tuyauterie incluant le fluide et l’isolation [kg/m] µ = coefficient de frottement [-] ∆ = mouvement résultant de la tuyauterie [mm] Clat = raideur latérale [N/mm] Cr = force de frottement [N/bar] p = pression absolue de service [bar]

∆ = ∆1 + ∆2

± ∆adm = ± ∆lat ∙ K∆ (tB) ∙ KL

± ∆/2 ≤ ± ∆adm

2211 25.0X(Xh ∆⋅−−=

10Lg2

CpCF latrX ⋅⋅⋅+∆

⋅+⋅= µ

Fig. 9

6

Moments de flexion au droit des raccordements

MY1,2 = moment au droit des raccordements [Nm] FX = force de déplacement dans la direction X [N] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au droit du raccordement [mm] 1.1.2 Compensateurs latéraux pour la compensation de mouvements dans toutes les directions perpendiculaires à l’axe du soufflet

Toutes les formules de calcul s’entendent avec une précontrainte de 50% des mouvements de la tuyauterie ∆1 et ∆2 à reprendre, c.-à-d. le compensateur latéral présentant une flexion d’une valeur de ±∆/2. Mouvement résultant

Capacité de compensation admissible Suivant les instructions données en secteur 2.2 "Facteurs de correction", la capacité admissible de compensation de dilatations latérales ±∆adm est déterminée en considérant la capacité nominale de compensation ±∆lat comme suit: Le mouvement effectif de la tuyauterie ±∆/2 doit être inférieur ou égal à la capacité admissible de compensation latérale ±∆adm: En cas de précontrainte de 100% ou 0%, le mouvement effectif de la tuyauterie ∆ doit être inférieur ou égal à ∆adm: Hauteur d’arc résultante Avec une flexion maximale latérale (∆/2) dans une direction, la distance verticale entre les soufflets est diminuée de la valeur de la hauteur d’arc h qui est déterminée comme suit:

1000

IX5.0FM 11

X1Y

+⋅⋅=

1000

IX5.0FM 21

X2Y

+⋅⋅=

22

21 ∆+∆=∆

± ∆adm = ± ∆lat ∙ K∆ (tB) ∙ KL

± ∆/2 ≤ ± ∆adm

∆ ≤ ∆adm

2211 25.0X(Xh ∆⋅−−=

Fig. 10

7

h = hauteur d‘arc [mm] ∆ = mouvement résultant de la tuyauterie [mm] ∆1,2 = mouvement des tronçons 1 et 2 [mm] ∆lat = mouvement latéral admissible du compensateur [mm] K∆ = facteur de correction pour la capacité de mouvement [-] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] KL = facteur de fatigue [-] Pour une précontrainte de 100% ou 0%, la valeur de 2 fois Δ sera intégrée dans l’équation pour la valeur de h. La hauteur d’arc h et la dilatation thermique non compensée des tronçons dans l’axe du compensateur doivent être reprises par le jeu des supports et/ou la flexion naturelle des tronçons. Forces au droit des raccordements

FX,Y = force de déplacement dans la direction X et Y [N] L = longueur de la tuyauterie [m] g = masse linéique de la tuyauterie incluant le fluide et l’isolation [kg/m] µ = coefficient de frottement [-] ∆1,2 = mouvement résultant des tronçons 1 et 2 [mm] Clat = raideur latérale [N/mm] Cr = force de frottement [N/bar] p = pression absolue de service [bar] Moments de flexion au droit des raccordements

MX,Y,1,2 = moments au droit des raccordements [Nm] FX,Y = force de déplacement dans la direction X [N] X1 = distance entraxe des soufflets [mm] l1,2 = distance de l’axe du soufflet au droit du raccordement [mm] Avec 50% de précontrainte, les moments de flexion et les forces ont des signes contraires dans la position précontrainte par rapport à la posi-tion de service.

10μLg2

ΔCpCF 1

latrX ⋅⋅⋅+⋅+⋅=

10μLg2

ΔCpCF 2

latrY ⋅⋅⋅+⋅+⋅=

1000

IX5.0FM 11

Y1X

+⋅⋅=

1000

IX5.0FM 21

Y2X

+⋅⋅=

1000

IX5.0FM 11

X1Y

+⋅⋅=

1000

IX5.0FM 21

X2Y

+⋅⋅=

8

1.1.3 Compensateurs latéraux dans des systèmes à triple articulation

Dans le Module 3a "Compensateurs angulaires" différents systèmes à triple articulation sont décrits, chacun constitué de trois compensateurs angulaires. Si les distances entre les articulations sont courtes, il est plus économique de remplacer les deux compensateurs angulaires par un compensateur latéral. Dans une combinaison de système d’articulation comprenant un compensateur latéral et un compensateur angulaire simple, afin de permettre un arc de rotation sans contrainte sur les tirants et un travail simultané des deux compensateurs, il faut s’assurer que l’axe des tirants du com-pensateur latéral (1) correspond avec la position de l’axe des articulations (2) du compensateur angulaire (fig. 11). Dans un système à triple articulation, seuls des compensateurs latéraux à deux tirants peuvent être installés. Les compensateurs latéraux à trois tirants et plus ne permettent plus de rotation angulaire. Afin d’appliquer les formules de calcul pour des systèmes à triple articulation comportant un compensateur latéral, les raideurs et les forces de déplacement du compensateur latéral doivent être converties par des moments de résistance à la flexion et des moments de déplacement équivalents à ceux de deux compensateurs angulaires de substitution. Ces deux compensateurs angulaires de substitution représentent le compensateur latéral lors du calcul du système articulé. Les conversions suivantes sont approximatives pour des compensateurs latéraux à joint à rotules car la distance entre les joints à rotules ne correspond pas à la distance centre à centre des soufflets. Si des calculs plus précis sont nécessaires, veuillez nous contacter. La raideur angulaire Ca d’un compensateur angulaire de substitution est déterminée comme suit, à partir de la raideur latérale CY du compen-sateur latéral:

Le moment de frottement angulaire d’une articulation Cr d’un compensateur angulaire de substitution est déterminé à partir du frottement latéral Cr(lat) du compensateur latéral comme suit:

La force de réaction angulaire additionnelle Cz du compensateur angulaire de substitution est déterminée à partir de la force latérale addition-nelle Cz(lat) du compensateur latéral comme suit:

La capacité admissible de rotation angulaire ±αadm du compensateur angulaire de substitution est déterminée à partir de la capacité admissible de mouvement latéral ±∆adm comme suit:

Ca = raideur angulaire [Nm/°] Clat = raideur latérale [N/mm] Cr = moment de friction [Nm/bar] Cr(lat) = force de frottement (latéral) [N/bar] Cz = force de réaction angulaire [Nm/(bar°)] Cz(lat) = effet de fond dû à la pression interne et à la flexion latérale [N/(bar mm)] X3 = distance entraxe des soufflets [mm]

Fig. 11

321lata 10

360XCC −

⋅⋅⋅=π

2000

XCC 1

)lat(rr ⋅=

321)lat(zz 10

360XCC −⋅⋅⋅=

π

)X

(arcsin1

admadm

∆±=± α

9

2 Programme standard BOA Compensateurs latéraux (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! Exemple pour l‘identification: Type LFS16-50 = compensateur latéral pour niveau de pression PN16 et capacité de compensation totale de 50mm (= ± 25mm). Se référer pourtant à la valeur figurant dans la colonne “Capacité d’expansion nominale latérale“ dans les fiches techniques du Module 4c. Généralement les compensateurs latéraux doivent absorber d’importants mouvements et oscillations en direction latérale. Ils sont donc instal-lés sans tube de guidage interne. Une construction avec tube interne permettant de grands mouvements latéraux réduirait fortement la section de passage. L’accélération résultante du fluide est en générale rédhibitoire. Cependant, sur demande du client, (moyennant supplément), il est possible de les équiper de tubes internes. Bien entendu, les compensateurs peuvent être conçus avec des matériaux divers, répondre à des exigences particulières concernant la pres-sion, les mouvements et la durée de vie. 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:

BOA Guide des Compensateurs

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

10

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 latéraux

2.3.1 Compensateurs latéraux à brides

2.3.1.1 Type LFS

• Les compensateurs du type LFS sont équipés de brides soudées étanches au soufflet. • En version standard les types LFS sont fabriqués dans une gamme de diamètres nominaux de DN 40 à DN 1000 mm et pour des

pressions de PN 6, 10, 16, 25 et 40. • Système articulé de haute qualité à faible friction, avec barres de limitation de course en acier au carbone et joints à rotule. • Dans la version standard les brides sont en acier au carbone avec couche primaire. • La variante avec une très grande course latérale (réalisation II) est équipée d’un tube intermédiaire en acier au carbone. • Le type de réalisation I ou II est indiqué dans la dernière colonne des tableaux standards (voir ill.).

Réalisation I Réalisation II Compensateur latéral avec tube intermédiaire intégré Compensateur latéral avec tube intermédiaire rapporté.

2.3.1.2 Type LFB

• Les compensateurs du type LFB sont équipés de brides tournantes à collets rabattus. Le milieu intérieur n’est en contact qu’avec le matériau austénitique du soufflet.

• En version standard les types LFB sont fabriqués dans une gamme de diamètres nominaux de DN 40 à DN 300 mm et pour des pressions de PN 6, 10, 16 et 25.

• En version standard les brides sont en acier au carbone avec couche primaire. • Système articulé de haute qualité, à faible friction, avec barres de limitation de course en acier au carbone et joints à rotule. • La variante avec très grande course latérale (réalisation II) est équipée d’un tube intermédiaire en acier au carbone. • Le type de réalisation I ou II est indiqué dans la dernière colonne des tableaux standards (voir ill.).

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

11

Réalisation I Réalisation II Compensateur latéral avec tube intermédiaire intégré Compensateur latéral avec tube intermédiaire rapporté.

2.3.2 Compensateurs latéraux à manchons à souder

2.3.2.1 Type LW

• Les compensateurs du type LW sont équipés de manchons soudés étanches au soufflet. • En version standard les types LW sont fabriqués dans une gamme de diamètres nominaux de DN 40 à DN 1000 mm et pour des

pressions de PN 6, 10, 16, 25 et 40. • Système articulé de haute qualité, à faible friction, avec barres de limitation de course en acier au carbone et joints à rotule. • En version standard les manchons et brides sont en acier au carbone avec couche primaire. • La variante avec très grande course latérale (réalisation II) est équipée d’un tube intermédiaire en acier au carbone. • Le type de réalisation I ou II est indiqué dans la dernière colonne des tableaux standards (voir ill.).

Réalisation I Réalisation II Compensateur latéral avec tube intermédiaire intégré Compensateur latéral avec tube intermédiaire rapporté.

12

3 Instructions d‘installation Compensateurs latéraux 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 latéraux 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 latéraux 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.

BOA Guide des Compensateurs

13

3.2 Compensateurs latéraux Description et champs d‘application des compensateurs laté-raux Un compensateur latéral fonctionne comme un compensateur angu-laire, en utilisant sa capacité de rotation dans une direction angu-laire. Ils sont également appropriés pour l'installation dans des espaces restreints. La capacité de compensation latérale est le résultat de la rotation angulaire des soufflets et de leur distance entre axes. Plus l’entraxe est grand, plus la capacité de reprise de mouvement est importante (fig. 12). Une plus grande distance d’axe en axe entre les soufflets réduit les forces de déplacement du compensateur. Contrairement au compensateur angulaire, le compensateur latéral est une unité de compensation indépendante, formant un système à double articulation intégré. Caractéristiques spéciales:

• Les forces exercées sur les points d’ancrage sont très faibles, car l’effet de fond est transmis au système d’articulation.

• Les supports-guides sont moins sollicités.

Des suspensions oscillantes sont suffisantes. Les compensateurs latéraux se divisent en deux groupes selon leur capacité d’absorption de mouvement:

• Les compensateurs avec capacité d’extension latérale sur un seul niveau (fig. 13).

• Les compensateurs avec capacité de mouvement latéral sur un plan circulaire (fig. 14).

. Tableau des typologies

Compensateurs latéraux Type de raccordement LW 1 LFS 2 LFB 5 Tab.3

Fig. 12

Mouvement admissible dans une direction.

Fig. 13

Mouvement admissible dans deux directions

Fig. 14

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

14

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 latéraux (fig. 15), 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 (latéral) données dans les fiches tech-niques. Les compensateurs latéraux sont peu exigeants au niveau des gui-dages. 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 compensateur latéral pour les tuyauteries longues.

Ancrages

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

Diagramme 1

Fig.15

15

Compensation de vibrations avec des compensateurs latéraux Les compensateurs latéraux à rotule sont destinés à compenser des vibrations mécaniques latérales dans un plan circulaire dans les tuyaute-ries sous pression, engendrées par des pompes, des compresseurs et autres moteurs (fig. 16). Si la machine est fixée fermement sur un socle en béton, l’installation d’un compensateur latéral est généralement suffisante. Par contre, si la machine est installée sur une semelle flexible, il faut prévoir deux compensateurs latéraux disposés d’équerre (fig. 17), afin de compenser les vibrations dans toutes les directions. Installer également un ancrage indépendant de la semelle flexible à proximité immédiate du compensa-teur! Installer le compensateur le plus près possible du système vibratoire. Le montage s’effectue sans précontrainte! ATTENTION En règle générale, certaines vibrations très énergétiques à haute fréquence qui se produisent dues à des écoulements turbulents, en aval des soupapes de sécurité, des vannes à fermeture rapide ou des réducteurs de pression, ainsi que des vibrations et des pulsations engendrées dans la veine liquide ou gazeuse, ne peuvent pas être compensées.

Fig. 16 Fig. 17

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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 2 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.

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

BOA Guide des Compensateurs

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