Un disque de rupture, également parfois appelé «disque de rupture» ou «diaphragme à disque», est un composant mécanique généralement installé comme dispositif de sécurité pour éviter les dommages et les blessures causés par des problèmes de pression dans une machine ou un autre dispositif. Il s’agit essentiellement d’un anneau métallique ou synthétique qui est monté dans les chambres internes de quelque chose comme une valve ou un tube sous pression. Si et quand la pression devient supérieure à ce que l’appareil peut supporter, le disque éclate ou se rompt, arrêtant efficacement l’activité mécanique. Dans presque tous les cas, le disque n’a qu’un usage unique ; une fois rompu, il ne peut pas être refermé. Son remplacement peut prendre un certain temps, mais permet généralement d’économiser beaucoup d’argent et d’efforts par rapport aux dommages qui surviennent souvent lorsque la pression interne devient incontrôlable. Un certain nombre d’appareils différents utilisent ce type de mécanisme, bien qu’il ait tendance à être le plus courant dans l’aérospatiale et l’aviation, la fabrication de produits pharmaceutiques et la production d’aliments transformés, et les appareils médicaux.
Applications les plus courantes
Ces types de dispositifs sont très courants dans une gamme de machines industrielles, généralement dans des situations où il est nécessaire de réguler la pression forcée dans une certaine chambre ou vanne. Dans l’aérospatiale, par exemple, cela se produit dans les chambres à carburant et les systèmes de pression de cabine pour les avions et les navires se dirigeant haut dans l’atmosphère ou au-delà. Ils sont également beaucoup utilisés dans les chaudières et les réservoirs à vapeur sous pression, qui sont tous deux courants dans la fabrication d’aliments et de médicaments. Certains appareils médicaux, en particulier ceux qui reposent sur l’hydraulique, peuvent également les utiliser.
Bien que la plupart des machines et appareils de ces catégories soient assez volumineux, les disques ont tendance à être plus petits. Ils sont généralement fabriqués spécifiquement pour l’appareil dans lequel ils sont installés, mais sont généralement placés dans les parties internes des vannes et autres points de distribution.
Forme et caractéristiques
Le côté sous pression de la plupart des disques est concave et en forme de bol. Au fur et à mesure que la pression augmente, le disque subit des forces de tension lorsque le matériau s’étire ou se gonfle vers l’extérieur. Le disque de rupture original a été développé en 1931 par BS&B Safety Systems, et a été amélioré et légèrement modifié pour devenir ce que l’on appelle le disque de type B à partir de 1934. Le disque de type B a été utilisé dans des centaines de milliers d’applications depuis cette époque, et est le prototype de la plupart des modèles modernes.
Critères de conception de base et fabrication
Le critère de conception le plus important est généralement que le disque tombe en panne à la pression spécifiée dans la plage spécifiée par le fabricant. Les différences dans les limites de pression sont obtenues par des variations dans les propriétés du matériau, la forme et la taille du disque et du système de montage. Des critères de conception supplémentaires peuvent inclure la non-fragmentation du disque, l’utilisation dans des conditions stériles ou des systèmes de confinement biologique qui permettent l’échappement de la pression mais pas de tout matériel biologique ou autre.
Les disques destinés à être utilisés dans un environnement nucléaire, tel qu’un sous-marin nucléaire ou une centrale électrique, sont généralement soumis à des exigences de conception très strictes. Les propriétés du matériau, en particulier la friabilité ou la facilité de rupture, peuvent changer si le disque est soumis à un rayonnement. Par conséquent, les appareils de ces catégories doivent être régulièrement testés et inspectés pour garantir leur intégrité.
Dans la plupart des cas, ces types de dispositifs de sécurité de décompression sont fabriqués en tant que système. Les bons supports doivent être utilisés, ainsi que les bonnes pièces elles-mêmes. Bien que les mauvais composants puissent s’adapter physiquement, les tolérances, la contrainte de conception ou d’autres paramètres peuvent différer suffisamment et entraîner des défaillances de pression inutilement basses ou permettre aux conditions de surpression de continuer.
Conséquences de l’échec
En règle générale, une fois qu’un disque tombe en panne, il ne peut pas être réinitialisé et doit être remplacé à la place. Cette exigence de conception est basée sur le raisonnement selon lequel pour maintenir des opérations sûres, la cause de la condition de surpression doit être trouvée. L’équipement impliqué ainsi que l’équipement et les structures environnants doivent également être inspectés avant réutilisation.
Utilisations spécialisées
Les utilisations spécialisées comprennent celles conçues pour les réservoirs en transit, comme par train ou par camion. Le mouvement du liquide à l’intérieur du récipient nécessite que le disque de rupture ne réagisse avec aucun des composants du liquide. Les matières dangereuses peuvent nécessiter un deuxième disque de rupture qui échoue à une pression plus élevée pour contenir le matériau malgré la condition de surpression.